DE102019001926A1 - Device, method and computer program for influencing the breathing of a person - Google Patents
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Abstract
Ausführungsbeispiele schaffen Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zur Atmungsbeeinflussung einer Person. Die Vorrichtung (10) zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person (20) umfasst eine Erfassungseinrichtung (12) zur Erfassung eines elektromyographischen Signals der Person; eine Atmungsbeeinflussungseinrichtung (14), und eine Kontrolleinrichtung (16) zur Kontrolle der Erfassungseinrichtung (12) und der Atmungsbeeinflussungseinrichtung (14), wobei die Kontrolleinrichtung (16) ausgebildet ist, um basierend auf dem elektromyographischen Signal eine Information über einen Muskelzustand einer Atemmuskulatur der Person (20) zu bestimmen, wobei die Kontrolleinrichtung (16) ferner ausgebildet ist, um die Atmungsbeeinflussungseinrichtung (14) in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand in einem zeitlich begrenzten Trainingsmodus mit einer Trainingsintensität zu betreiben.Exemplary embodiments create a device, method and computer program for influencing the breathing of a person. The device (10) for influencing the respiratory muscles of a person (20) comprises a detection device (12) for detecting an electromyographic signal of the person; a breathing influencing device (14), and a control device (16) for controlling the detection device (12) and the breathing influencing device (14), wherein the control device (16) is designed to provide information about a muscle condition of a respiratory muscle of the person based on the electromyographic signal (20), wherein the control device (16) is further designed to operate the respiratory influencing device (14) as a function of the information about the muscle condition in a time-limited training mode with a training intensity.
Description
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Computer-programm zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person, insbesondere aber nicht ausschließlich, auf ein Konzept für ein Atmungsmuskeltraining einer trainierenden Person oder eines Patienten basierend auf elektromyographischen Signalen seiner/ihrer Atemmuskulatur.Embodiments relate to a device, a method and a computer program for influencing the respiratory muscles of a person, in particular, but not exclusively, to a concept for respiratory muscle training of a exercising person or a patient based on electromyographic signals of his / her respiratory muscles.
In der konventionellen Technik sind verschiedene Konzepte bekannt, die ein Training der Atemmuskulatur bewirken. Diese basieren in der Regel auf einer Sichtbarmachung einer Atemleistung, die die übliche Atemleistung überschreitet. Somit wird die trainierende Person zu einer verstärkten Atmung angeregt, die die Atemmuskulatur über den normalen Gebrauch hinaus stärkt. Weiter ist eine Erschwernis der Atmung bekannt, die zum Beispiel durch verengte Querschnitte von Mundstücken oder ähnlichem erreicht wird. Hierbei lassen sich die Erschwernis der Atmung in aller Regel einstellen, sodass von einer geringen Erschwernis der Atmung sich schrittweise immer höhere Widerstände für die Atmung einstellen lassen. Solcher Art Atemmuskeltraining ist sowohl für die Steigerung der Leistungsfähigkeit bei sportlichen Aktivitäten als auch für eine Genesungsunterstützung und zur Rehabilitation nach Krankheiten bekannt, bei denen die Atemmuskulatur geschwächt oder in Mitleidenschaft gezogen wurde.Various concepts are known in conventional technology that cause training of the respiratory muscles. As a rule, these are based on the visualization of a breathing performance that exceeds the normal breathing performance. In this way, the exercising person is encouraged to breathe more intensely, which strengthens the respiratory muscles beyond normal use. A difficulty in breathing is also known, which is achieved, for example, by narrowed cross-sections of mouthpieces or the like. As a rule, the difficulty of breathing can be adjusted, so that from a slight difficulty in breathing, increasingly higher resistance for breathing can be gradually adjusted. Such type of respiratory muscle training is known both for increasing performance during sporting activities and for recovery support and rehabilitation after illnesses in which the respiratory muscles have been weakened or affected.
Arten von Atemmuskeltraining (AMT) - (engl Inspiratory Muscle Training - IMT) Grundsätzlich sind verschiedene Trainingsmodalitäten/-modi bekannt um ein Atemmuskeltraining durchzuführen. Die verschiedenen Trainingsmodalitäten unterscheiden sich teilweise in der Art des pneumatischen Eingriffs. Darüber hinaus haben die verschiedenen Trainingsmodalitäten auch teilweise verschiedene therapeutische Ziele. Während einige Trainingsmodalitäten eher die Verbesserung der Muskelstärke (engl. muscle strength) zur Aufgabe haben, haben andere Trainingsmodalitäten wiederum eher die Verbesserung der Ausdauer (engl. muscle endurance) zum Zweck. Einigen Trainingsarten/modi/modalitäten wird in der medizinischen Forschung auch nachgesagt, beiden Zielen zu dienen. Eine Übersicht verschiedener Trainingsarten/modi/modalitäten findet sich im Buch „Textbook of Pulmonary Rehabilitation“ im Kapitel „Inspiratory Muscle Training“ von Daniel Langer. Dazu sind insbesondere die Abschnitte 18.3.4 bis 18.3.7 und die Tabelle 18.3 von Interesse.Types of respiratory muscle training (AMT) - (English Inspiratory Muscle Training - IMT) Basically, different training modalities / modes are known to carry out respiratory muscle training. The various training modalities sometimes differ in the type of pneumatic intervention. In addition, the different training modalities also have different therapeutic goals in some cases. While some training modalities are more aimed at improving muscle strength, other training modalities are more aimed at improving endurance (muscle endurance). Some types of training / modes / modalities are also said to serve both goals in medical research. An overview of different types of training / modes / modalities can be found in the book "Textbook of Pulmonary Rehabilitation" in the chapter "Inspiratory Muscle Training" by Daniel Langer. Sections 18.3.4 to 18.3.7 and Table 18.3 are of particular interest.
Bis auf den Sonderfall Normocapnic Hyperpnea haben diese Methoden die Gemeinsamkeit, dass in dem Atemweg ein passives Widerstandselement eingebracht wird. Zum Teil ist dieses Element geregelt/verstellbar. Im weiteren Sinne zählen dazu auch Flowbegrenzung, Okklusion sowie Druckbegrenzung. Mit Passiv ist in diesem Fall gemeint, dass das Atemmuskeltrainingsgerät nicht selber einen Druck und/oder Volumenstrom erzeugt. Im elektrischen Ersatzschaltbild wäre das Atemmuskeltrainingsgerät ein passives Element (Widerstand, Potentiometer, ggf. hat der Widerstand besondere nichtlineare Spannungs- / Stromkennlinien, oder ist geregelt). Es handelt sich aber nicht um eine aktive Spannungs- oder Stromquelle (es wird keine Energie eingebracht). Für diese Art von Atemmuskeltraining mit einem pneumatischen Widerstand sind verschiedene Geräte kommerziell erhältlich. Teilweise handelt es sich dabei um mobile (handheld) Geräte, die der Patient / die zu trainierende Person selber vor den Mund hält, um dadurch zu atmen.With the exception of the special case of normocapnic hyperpnea, these methods have the common feature that a passive resistance element is introduced into the airway. This element is partly regulated / adjustable. In a broader sense, this also includes flow limitation, occlusion and pressure limitation. In this case, passive means that the respiratory muscle training device does not itself generate a pressure and / or volume flow. In the electrical equivalent circuit diagram, the respiratory muscle training device would be a passive element (resistor, potentiometer, the resistor may have special non-linear voltage / current characteristics or is regulated). However, it is not an active voltage or current source (no energy is introduced). Various devices are commercially available for this type of respiratory muscle training with a pneumatic resistance. In some cases, these are mobile (handheld) devices that the patient / person to be trained holds in front of their mouth in order to breathe.
Darüber hinaus sind die Erfassung und Aufzeichnungen der Leistungsfähigkeit der Atemmuskulatur bekannt, insbesondere für den medizinischen Bereich. Wird zum Beispiel ein Patient künstlich beatmet, so wird die normalerweise von der Atemmuskultur aufgebrachte mechanische Arbeit zumindest anteilig durch ein Beatmungsgerät übernommen. Dabei kann die Atemmuskulatur schon nach wenigen Stunden durch die andauernde Inaktivität geschädigt werden. So ist es oftmals nicht leicht, einen Patienten nach längerer künstlicher Beatmung wieder zu einer selbständigen Atmung zu überführen. Selbst wenn die ursprünglich zur Beatmung führende Erkrankung des Patienten nicht mehr vorliegt, ist es oft nicht möglich, den Patienten einfach vom Beatmungsgerät abzukoppeln. Die während der Inaktivität zurückgebildete Atemmuskulatur ist dann nicht einmal mehr in der Lage, die für den Patienten in Ruhe - das heißt inaktiv im Bett liegend - nötige Atemarbeit zu leisten.In addition, the detection and recording of the performance of the respiratory muscles are known, especially in the medical field. If, for example, a patient is artificially ventilated, the mechanical work normally applied by the respiratory muscle culture is at least partially taken over by a ventilator. The respiratory muscles can be damaged by the constant inactivity after just a few hours. So it is often not easy to get a patient back into independent breathing after a long period of artificial ventilation. Even if the patient's illness that originally led to ventilation is no longer present, it is often not possible to simply disconnect the patient from the ventilator. The respiratory muscles that have receded during inactivity are then no longer even able to perform the breathing work necessary for the patient at rest - that is, lying in bed inactive.
Im Gegensatz zu den vorgehend beschriebenen Geräten zum Atemmuskeltraining bietet ein Beatmungsgerät oftmals weitere und teilweise andere pneumatische Eingriffsmöglichkeiten. Entscheidend ist dabei, dass das Beatmungsgerät eine aktive Druck-/Volumenstromquelle darstellt. Zum einen ist es durch eine entsprechende Druck bzw. Volumenstromregelung der Quelle möglich, gegenüber dem Patienten einen entsprechenden pneumatischen Widerstand zu simulieren. Darüber hinaus bieten sich aber durch die aktive Druck-/Flowquelle noch weitere Atemmuskelbelastungsmöglichkeiten. Ein Bespiel wäre z.B. die Regelung der vom Patienten selbst geleiteten Atemleistung auf einen konstanten Wert. Das Beatmungsgerät würde dann jeweils den darüber hinausgehenden Teil aktiv leisten oder (wenn eigentlich gar nicht so viel Atemleistung gebraucht wird, wie zu Trainingszwecken notwendig ist) entsprechende Obstruktionen/Erschwernisse/Widerstände einbringen. Für weitere Details eines Beatmungsgeräts verweisen wir auf die
Eine weitere Besonderheit beim Atemmuskeltraining in Zusammenhang mit beatmeten Patienten ist auch der Fakt, dass die Atemmuskelbelastung zum Teil / in der Regel durch eine geringere Entlastung realisiert wird. Ein beatmeter Patient ist in der Regel nicht in der Lage, die selbst für den körperlichen Ruhezustand notwendige Atemarbeit selbst aufzubringen. Aus diesem Grund ist er/sie an ein Beatmungsgerät angeschlossen. Das Beatmungsgerät übernimmt die Atemarbeit des Patienten ganz oder zumindest teilweise und entlastet ihn/sie dadurch. In diesem Umfeld kann ein Atemmuskeltraining schon dadurch realisiert werden, dass die Entlastung temporär eingestellt oder vermindert wird. Somit stellt eine geringere Entlastung effektiv schon eine Belastung der Atemmuskulatur dar.Another special feature of respiratory muscle training in connection with ventilated patients is the fact that the respiratory muscle strain is partly / usually realized through less relief. A ventilated patient is usually not able to do the breathing work that is necessary even for the physical state of rest. For this reason he / she is connected to a ventilator. The ventilator takes over the breathing work of the patient wholly or at least partially and thereby relieves him / her. In this environment, respiratory muscle training can already be implemented by temporarily stopping or reducing the relief. Thus, even less relief is effectively a burden on the respiratory muscles.
Zusätzlich sind bei einem beatmeten Patienten gegebenenfalls Beeinträchtigungen aus der aus der laufenden Beatmung zu berücksichtigen. Dazu zählen unter anderem Maximaldrücke, Mindestvolumina, etc. Außerdem sind während des Atemmuskeltrainings unter Umständen Alarmgrenzen anzupassen.In addition, in the case of a ventilated patient, impairments from the ongoing ventilation must be taken into account. These include maximum pressures, minimum volumes, etc. In addition, alarm limits may have to be adjusted during respiratory muscle training.
Die Publikation „Vorrichtung, Verfahren und Computerprogramm zur Beatmung eines Patienten“,
„Surface Electromyography: Physiology, Engineering and Applications“ von Roberto Merletti und Dario Farina (2016, ISBN-13:978-1118987025) beschreibt eine Vielzahl möglicher Anwendungen des Oberflächen-EMGs in Rehabilitation und Training. Zu nennen sind beispielsweise die Überwachung des muskulären Erschöpfungsgrads, des Anteils verschiedener Muskelgruppen an einer Bewegung sowie von Trainings-induzierten Veränderungen des Muskelzustands. Ein weiteres prominentes Anwendungsfeld sind Biofeedback-Methoden, bei denen die visuelle Darstellung von EMG-basierenden Aktivierungsmaßen für den Patienten zur Steuerung und Optimierung des Trainings genutzt werden."Surface Electromyography: Physiology, Engineering and Applications" by Roberto Merletti and Dario Farina (2016, ISBN-13: 978-1118987025) describes a variety of possible applications of surface EMGs in rehabilitation and training. Examples include monitoring the degree of muscular exhaustion, the proportion of different muscle groups involved in a movement, and training-induced changes in muscle condition. Another prominent field of application are biofeedback methods, in which the visual representation of EMG-based activation measures for the patient is used to control and optimize training.
Die Gestaltung und Steuerung des Atemmuskeltrainings ausschließlich über respiratorische Parameter, die im Wesentlichen von der mechanischen Gesamtleistungsfähigkeit der respiratorischen Muskeln abhängen, berücksichtigt keine detaillierten Informationen über den Zustand der zu trainierenden Atemmuskulatur. Dies betrifft sowohl die Adaption des Trainings-Regimes, als auch die Auswertung der Trainings-Performance der Person oder des Patienten.The design and control of respiratory muscle training exclusively via respiratory parameters, which essentially depend on the overall mechanical performance of the respiratory muscles, does not take into account detailed information about the condition of the respiratory muscles to be trained. This applies to both the adaptation of the training regime and the evaluation of the training performance of the person or patient.
Bedingt durch die Tatsache, dass im Stand der Technik nur in sehr begrenztem Umfang Informationen über den Zustand der Muskeln zur Verfügung stehen, sind die bestehenden Verfahren auch nur in geringem Umfang adaptiv. Diese geringe Adaptivität betrifft sowohl die Möglichkeit, die Trainingslast innerhalb einer Trainingssession, in der der Trainingsmodus angewendet wird, anzupassen, als auch Anpassungen für die folgenden Trainingssessions. Beide können nicht optimal an den Erschöpfungs- beziehungsweise Erholungsgrad der Muskulatur angepasst werden; Über- oder Untertraining mit gravierenden Konsequenzen insbesondere für Personen oder Patienten an Trainings- und insbesondere an Beatmungsgeräten sind möglich. Optimales Training ist für ein gutes Entwöhnungs-Ergebnis (englisch Weaning) wichtig. Ein gutes Weaning wiederum ist grundlegend für ein gutes klinisches Ergebnis.Due to the fact that only a very limited amount of information about the state of the muscles is available in the prior art, the existing methods are also only adaptive to a small extent. This low adaptivity concerns both the possibility of adapting the training load within a training session in which the training mode is applied, and adaptations for the following training sessions. Both cannot be optimally adapted to the degree of exhaustion or recovery of the muscles; Over- or under-training with serious consequences, especially for people or patients, on training equipment and, in particular, on ventilators are possible. Optimal training is important for a good weaning result. Good weaning, on the other hand, is essential for a good clinical result.
Die Interaktion zwischen trainierender Person oder Patient und Trainingsgerät (zum Beispiel ein Beatmungsgerät) ist aktuell in zweierlei Hinsicht nicht optimal: Einerseits erhält die trainierende Person/Patient während eines Trainings keine oder nur wenig Rückmeldung über seine aktuelle Performance in Bezug zur Ziel-Performance, was zu mangelnder Motivation und somit reduziertem Trainingserfolg und zu weniger koordinierter Anstrengung und somit beispielsweise Fehl-Belastungen führen kann, zum Beispiel zu unerwünscht starker exspiratorische Aktivität. Andererseits ist es insbesondere dem Patienten aktuell nicht möglich, selbst Zeitpunkt und Schwierigkeitsgrad der Trainings-Sessions zu bestimmen; er ist somit fremdbestimmt, was ebenfalls starke negative Auswirkungen auf die Motivation des Patienten haben kann.The interaction between the training person or patient and the training device (for example a ventilator) is currently not optimal in two respects: On the one hand, the training person / patient receives little or no feedback about their current performance in relation to the target performance, what can lead to a lack of motivation and thus reduced training success and less coordinated exertion and thus, for example, incorrect stress, for example to undesirably high expiratory activity. On the other hand, it is currently not possible for the patient in particular to determine the point in time and degree of difficulty of the training sessions themselves; it is therefore externally determined, which can also have strong negative effects on the patient's motivation.
Entsprechend besteht Bedarf, den Erschöpfungs- beziehungsweise Erholungsgrad der Muskulatur vor, während und nach dem Training genauer zu erfassen und zur Planung und Überwachung der Trainingsphasen und zur Darstellung und Auswertung der Trainingsergebnisse zu berücksichtigen. Diesem Bedarf werden Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung nach Anspruch 1, eines Verfahrens nach Anspruch 21 und eines Computerprogramms nach Anspruch 22 gerecht.Accordingly, there is a need to record the degree of exhaustion or recovery of the muscles before, during and after training more precisely and to take it into account for planning and monitoring the training phases and for displaying and evaluating the training results. Embodiments of an apparatus according to
Es wird daher ein unter Zuhilfenahme eines Atemmuskeltrainingsgeräts oder Beatmungsgeräts durchzuführendes Atemmuskeltraining vorgeschlagen. Anhand von EMG-Messungen werden Informationen über den Zustand eines Muskels generiert. Dabei wird einerseits davon ausgegangen, ein Beatmungsgerät als Trainingsgerät zu verwenden. Andererseits wird eine EMG basierte Muskelzustandsüberwachungseinheit auch mit üblichen Atemmuskeltrainingsgeräten (zum Beispiel Handheld-Geräte, die auch für die Heimanwendung geeignet sind) durchgeführt.A respiratory muscle training to be carried out with the aid of a respiratory muscle training device or ventilator is therefore proposed. Information about the condition of a muscle is generated on the basis of EMG measurements. On the one hand, it is assumed that a ventilator is used as a training device. On the other hand, an EMG-based muscle condition monitoring unit is also carried out with conventional respiratory muscle training devices (for example handheld devices that are also suitable for home use).
EMG-Messungen der Atemmuskulatur werden optional mit pneumatischen Signalen kombiniert, um eine umfassende Überwachung des Zustands der Atemmuskulatur zu ermöglichen, wodurch das Atemmuskeltraining besser patienten- oder personenindividuell adaptiert und überwacht werden kann. Pneumatischen Signalen umfassen:
- • Drücke, Volumenströme (Flows) und daraus abgeleitete Größen wie z.B. Volumina oder Zeitprodukte (z.B. Pressure Time Product). Insbesondere sind das Paw (Atemwegsdruck am Patientenanschluss), Peep (Positiver endexspiratorischer Druck), Pinsp (Inspirationsdruck), Patientenflow, Atemzugsvolumen, Minutenvolumen, pneumatische Lungenwiderstände, Lungenelastizität, Atemleistung, Zeitkonstanten der Atmung.
- • Gaseigenschaften wie Konzentrationen, Partialdrücke, Fraktionen oder Temperaturen, insbesondere Sauerstoff 02, Kohlendioxid CO2, Wasser H2O. Bei kapnographischen Signalen (CO2) ist auch insbesondere der endtidale CO2 (etCO2) zu nennen. In das Atemgas eingebrachte Stoffe (vernebelte Medikamente, Narkosemittel, Helium)
- • Aus Druck und /oder Volumenströmen (Flow) und Gaseigenschaften abgeleitete Lungeneigenschaften wie z.B. Lungenvolumina
- • Pressures, volume flows and variables derived from them, such as volumes or time products (eg Pressure Time Product). In particular, these are Paw (airway pressure at the patient connection), Peep (positive end-expiratory pressure), Pinsp (inspiratory pressure), patient flow, tidal volume, minute volume, pneumatic lung resistance, lung elasticity, respiratory performance, time constants of breathing.
- • Gas properties such as concentrations, partial pressures, fractions or temperatures, especially oxygen 02, carbon dioxide CO2, water H2O. In the case of capnographic signals (CO2), the end-tidal CO2 (etCO2) should also be mentioned in particular. Substances introduced into the breathing gas (nebulized drugs, anesthetics, helium)
- • Lung properties derived from pressure and / or volume flows (flow) and gas properties, such as lung volumes
Die Einbeziehung von EMG vor, während und zwischen den einzelnen Trainingssessions ermöglicht die Berücksichtigung genauerer Informationen über den Zustand der zu trainierenden Muskeln. Dadurch kann der Ablauf des Trainings besser an die individuellen Personen- oder Patientenbedürfnisse angepasst werden. Darüber hinaus ermöglicht das Rückmelden der aus dem EMG gewonnenen Informationen an die/den trainierende Person/Patienten eine verbesserte Interaktion mit dem Trainingsgerät.The inclusion of EMG before, during and between the individual training sessions enables the consideration of more precise information about the condition of the muscles to be trained. This means that the course of the training can be better adapted to the individual needs of people or patients. In addition, the feedback of the information obtained from the EMG to the training person / patient enables an improved interaction with the training device.
Entsprechend basieren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf dem Kerngedanken, eine verbesserte Erfassung des Muskelzustandes der Atemmuskel einer Person oder eines Patienten, der beatmet wird oder trainiert, zu erfassen. Der erfasste Muskelzustand dient der Planung und der Steuerung von Trainings zur Stärkung der Atemmuskeln, die bei Beatmung degenerieren oder zu erhöhter Leistungsfähigkeit der Atemmuskeln führen. Durch die Verwendung von Elektromyographie (EMG) ist eine genauere Erfassung der Muskelzustände möglich, die eine verfeinerte Trainingsparametrierung und -überwachung erlauben.Accordingly, embodiments of the present invention are based on the core idea of detecting an improved detection of the muscle state of the respiratory muscles of a person or a patient who is ventilated or exercising. The recorded muscle condition is used to plan and control training to strengthen the respiratory muscles, which degenerate during ventilation or lead to increased performance of the respiratory muscles. The use of electromyography (EMG) enables the muscle states to be recorded more precisely, which allows for more refined training parameters and monitoring.
Es ist Gegenstand aktueller Forschung, wie die Abgewöhnung von künstlicher Beatmung (englisch weaning) möglichst erfolgreich durchgeführt werden kann. Eine in diesem Zusammenhang vorgeschlagene Maßnahme ist das Training der Atemmuskulatur durch Atemmuskeltraining (englisch inspiratory muscle training, IMT). Beim Atemmuskeltraining wird die Atemmuskulatur des Patienten durch Trainingssessions mit einer temporär erhöhten Last gefordert. Diese Trainingssessions sollen die Stärke beziehungsweise die Ausdauer der Atemmuskulatur wieder soweit fördern, dass der Patient wieder dauerhaft ohne Unterstützung atmen kann.It is the subject of current research how the weaning from artificial ventilation (English weaning) can be carried out as successfully as possible. A measure proposed in this context is the training of the respiratory muscles by respiratory muscle training (English inspiratory muscle training, IMT). In respiratory muscle training, the patient's respiratory muscles are challenged by training sessions with a temporarily increased load. These training sessions are intended to restore the strength or endurance of the respiratory muscles to such an extent that the patient can breathe permanently again without support.
Da neben chronischer Unterforderung der Atemmuskulatur auch deren langfristige Überforderung schädlich für den Patienten oder der trainierenden Person ist, ist die Überwachung der Aktivität sowie des allgemeinen Zustandes der Atemmuskulatur kürzlich zunehmend in den Fokus klinischer Forschung gerückt.Since, in addition to chronic under-strain of the respiratory muscles, their long-term excessive strain is also harmful for the patient or the person exercising, the monitoring of the activity and the general condition of the respiratory muscles has recently increasingly become the focus of clinical research.
Allgemein sind die Anforderungen an ein Atemmuskeltraining:
- ◯ Das Training sollte möglichst effektiv sein, um Person/Patienten möglichst schnell wieder das selbstständige Atmen zu ermöglichen.
- ◯ Das Atemmuskeltraining sollte möglichst nachhaltig sein. Es sollte verhindert werden, dass der Patient einen Rückfall erleidet und wieder an ein Beatmungsgerät angeschlossen werden muss.
- ◯ Das Atemmuskeltraining sollte so schonend wie möglich für den Patienten sein.
- ◯ Der Aufwand für das Krankenhaus sollte möglichst gering gehalten werden.
- ◯ The training should be as effective as possible in order to enable the person / patient to breathe independently again as quickly as possible.
- ◯ The respiratory muscle training should be as sustainable as possible. The aim was to prevent the patient from relapsing and having to be reconnected to a ventilator.
- ◯ The respiratory muscle training should be as gentle as possible for the patient.
- ◯ The effort for the hospital should be kept as low as possible.
Diese Anforderungen lassen sich in engerem Sinne auch auf Rehabilitation beziehungsweise die Entwöhnung von Patienten von Beatmungseinrichtungen, oder im weiteren Sinne auch auf das Training der Atemmuskulatur von Personen, insbesondere Sportlern, übertragen.These requirements can also be applied in a narrower sense to rehabilitation or the Weaning patients from ventilation systems or, in a broader sense, also transferred to training the respiratory muscles of people, especially athletes.
Auf Grundlage des EMG allein sowie gegebenenfalls in Kombination mit pneumatischen Daten und Informationen über die Physiologie des Atemsystems können verschiedene, therapeutisch relevante, Beobachtungen über den Zustand der Atemmuskulatur getätigt werden. Um umfangreiche Zustandsinformationen über die atmungsrelevante Muskulatur zu erhalten, ist es hilfreich, nicht nur eine sondern mehrere EMG-Ableitungen auszuwerten. Dazu gehören neben der Erfassung der Zwerchfell Aktivität auch EMG Messungen der Intercostalmuskulatur, weiterer Atemhilfsmuskulatur, sowie der Antagonisten (zum Beispiel Bauchmuskulatur, gerader Bauchmuskel (rectus abdominis)).On the basis of the EMG alone and, if necessary, in combination with pneumatic data and information about the physiology of the respiratory system, various therapeutically relevant observations can be made about the condition of the respiratory muscles. In order to obtain extensive status information about the muscles relevant to breathing, it is helpful to evaluate not just one but several EMG recordings. In addition to recording the diaphragm activity, this also includes EMG measurements of the intercostal muscles, other auxiliary respiratory muscles and the antagonists (e.g. abdominal muscles, straight abdominal muscles (rectus abdominis)).
Amplitudeamplitude
Anhand der EMG-Amplitude können beispielsweise folgende, klinisch relevante, Informationen bestimmt werden:
- o Ein physiologisch nicht sinnvolles Verhältnis der Aktivität von Intercostal- und Zwerchfellmuskulatur beziehungsweise allgemeiner dem Verhältnis zwischen den verschiedenen an der Atmung beteiligten Muskeln. Diese Muskelgruppenaufteilung kann auch getrennt jeweils für die Inspirations- als auch die Exspirationsphase bestimmt werden.
- ◯ Starke exspiratorische Aktivität.
- ◯ Antizyklische Aktivität (Asynchronie von Patient und Beatmungsgerät), beziehungsweise allgemeiner:
- der zeitliche Verlauf der neuronalen Aktivierung der Atemmuskulatur innerhalb eines Atemzuges.
- ◯ Thorakale Anspannung ohne Atmung, zum Beispiel beim Aufbäumen des Oberkörpers. Dabei ist sowohl das Zwerchfell, die Intercostal- und exspiratorische Muskulatur aktiv. Dies können zum Beispiel Haltungsänderungen sein.
- o A physiologically not sensible relationship between the activity of the intercostal and diaphragm muscles or, more generally, the relationship between the various muscles involved in breathing. This division of muscle groups can also be determined separately for the inspiration and expiration phases.
- ◯ Strong expiratory activity.
- ◯ Anticyclical activity (asynchrony of patient and ventilator), or more generally:
- the temporal course of the neural activation of the respiratory muscles within one breath.
- ◯ Thoracic tension without breathing, for example when standing up the upper body. The diaphragm, the intercostal and expiratory muscles are active. This can be changes in posture, for example.
mechanische Belastungmechanical load
In Kombination mit pneumatischen Messwerten können beispielsweise folgende Informationen über die mechanische Belastung des Atemsystems gewonnen werden:
- ◯ Der zeitliche Verlauf der von der Person beziehungsweise vom Patienten aufgebrachten Atemleistung sowie der zeitliche Verlauf des vom Patienten aufgebrachten Drucks.
- ◯ Der zeitliche Verlauf der insgesamt (von Person/Patient und Trainings-System gemeinsam aufgebrachten) am Atemsystem abfallenden Atemleistung,
- ◯ Die maximal über der Lunge abfallende Druckdifferenz. Dazu gehört auch die maximale Kraft, der maximale Druck.
- ◯ Berücksichtigung des Einflusses von antagonistischer Aktivität auf die Atemmuskulatur (zum Beispiel Bauchmuskulatur, gerader Bauchmuskel (rectus abdominis).).
- ◯ The temporal course of the respiratory effort exerted by the person or the patient as well as the temporal course of the pressure exerted by the patient.
- ◯ The temporal course of the overall decrease in respiratory performance (applied by the person / patient and the training system) in the respiratory system,
- ◯ The maximum pressure difference that can drop across the lungs. This also includes the maximum force, the maximum pressure.
- ◯ Consideration of the influence of antagonistic activity on the respiratory muscles (e.g. abdominal muscles, straight abdominal muscles (rectus abdominis).).
Die über die Lunge abfallende Druckdifferenz beziehungsweise die Druckdifferenz, welche die Lunge „öffnet“, wird auch als Driving Pressure bezeichnet. Ist die Driving Pressure zu klein, wird die Lunge nicht hinreichend rekrutiert. Es kommt zum Kollaps von Alveolen. Ist die Driving Pressure zu groß, wird Lungengewebe evtl. überdehnt und so geschädigt.The pressure difference that drops across the lungs or the pressure difference that “opens” the lungs is also referred to as driving pressure. If the driving pressure is too low, the lungs will not be sufficiently recruited. Alveoli collapse. If the driving pressure is too high, the lung tissue may be overstretched and thus damaged.
außergewöhnliche Kontraktionenextraordinary contractions
Mittels verschiedener Signalverarbeitungsmethoden ist es weiterhin möglich, EMG-basierend außergewöhnliche Muskelkontraktionen wie zum Beispiel Krämpfe oder Husten oder Schluckauf zu detektieren.Using various signal processing methods, it is also possible to detect EMG-based unusual muscle contractions such as cramps or coughs or hiccups.
FatigueFatigue
Zudem kann aus dem EMG der Ermüdungszustand der Atemmuskulatur (Muskelfatigue) detektiert werden. Muskelfatigue ist ein Zustand, in dem die Muskulatur nur noch eingeschränkt dazu in der Lage ist, eine Kraft zu generieren oder aufrechtzuerhalten. Eine sich entwickelnde Muskelfatigue kann schon vor dem Zeitpunkt, an dem die Muskeln eine bestimmte Aufgabe nicht mehr leisten können, durch Veränderungen im EMG-Signal diagnostiziert werden. Dazu sind verschiedene Methoden bekannt aus dem EMG-Signal einen Fatigueindex zu berechnen, der den Grad eintretender Fatigue beschreibt. Verschiedene Verfahren zur Berechnung eines EMG basierten Fatigue-Index sind bekannt. Muskelfatigue kann dabei insbesondere auch in Abhängigkeit der Zeit sowohl innerhalb einer Session als auch über mehrere Sessions hinweg untersucht werden.In addition, the state of fatigue of the respiratory muscles (muscle fatigue) can be detected from the EMG. Muscle fatigue is a condition in which the muscles are only able to generate or maintain force to a limited extent. Developing muscle fatigue can be diagnosed by changes in the EMG signal before the muscles can no longer perform a certain task. To this end, various methods are known to calculate a fatigue index from the EMG signal, which describes the degree of fatigue that occurs. Various methods for calculating an EMG-based fatigue index are known. Muscle fatigue can, in particular, also be examined as a function of time both within a session and over several sessions.
„innere“ Zustände"Inner" states
Schließlich können anhand von Signal-Klassifikationsalgorithmen EMG-basierend verschiedene pathologische Muskelzustände detektiert werden. Auch pathologische Zustände des gesamten Atemsystems (zum Beispiel Cheyne-Stokes-Atmung) können EMG-basierend detektiert werden. Zusätzliche EMG diagnostische Mittel sind Neuromuskuläre Effizienz sowie Muskelregeneration. Die Muskelregeneration kann zum Beispiel quantifiziert durch DOMS (englisch Delayed Onset Muscle Sornes) quantifiziert werden. Die Muskelregenration ist insbesondere auch bei der zeitlichen Planung des nächsten Trainings wichtig. Weitere Mittel sind Elektromuskulärer Delay sowie die Erfassung des Atrophierisikos.Finally, signal classification algorithms can be used to detect various pathological muscle states on the basis of EMGs. Pathological conditions of the entire respiratory system (for example Cheyne-Stokes breathing) can also be detected based on EMG. Additional EMG diagnostic tools include neuromuscular efficiency and muscle regeneration. For example, muscle regeneration can be quantified by DOMS (English Delayed Onset Muscle Sornes) can be quantified. Muscle regeneration is particularly important when planning your next workout. Further means are electromuscular delay and the detection of the risk of atrophy.
Weitere Informationen, die beim EMG Signal mit anfallenFurther information that arises with the EMG signal
Im respiratorischen EMG Signal sind auch kardiogene EKG Signalanteile vorhanden. Die darin enthaltenen Informationen können ebenfalls ausgewertet und genutzt werden. Dies betrifft zum Beispiel den ganzen Körper betreffenden Stress. Dazu kann zum Beispiel die Herzfrequenz (heart rate) ermittelt werden. Zur Quantifizierung des Stresslevels eignet sich insbesondere die Herzratenvariabilität (engl. heart rate variablity HRV).Cardiogenic ECG signal components are also present in the respiratory EMG signal. The information contained therein can also be evaluated and used. This applies to stress affecting the whole body, for example. For example, the heart rate can be determined for this purpose. Heart rate variability HRV is particularly suitable for quantifying the stress level.
Darüber hinaus ist es auch möglich einen Stresslevel aus der Übergangsimpedanz der Elektroden zu berechnen. Die mit erhöhtem Stress in Zusammenhang stehende Schweißbildung führt zu veränderten elektrischen Effekten an den Elektroden und lässt sich detektieren.It is also possible to calculate a stress level from the transition impedance of the electrodes. The perspiration associated with increased stress leads to changed electrical effects on the electrodes and can be detected.
Im vorherigen Abschnitt wurden verschiedene Verfahren beschrieben mit denen EMG-basierend Informationen über den Zustand der Atemmuskulatur bestimmt werden können. Um diese Informationen im Rahmen eines Atemmuskeltrainings sinnvoll nutzen zu können, müssen diese Informationen bewertet, gewichtet und zusammengefasst werden. In diesem Rahmen werden die einzelnen Zustandsinformationen so verarbeitet, dass daraus Adaptionsempfehlungen für das Atemmuskeltraining generiert werden.In the previous section, various methods were described with which EMG-based information about the condition of the respiratory muscles can be determined. In order to be able to use this information meaningfully in the context of respiratory muscle training, this information must be evaluated, weighted and summarized. In this context, the individual status information is processed in such a way that adaptation recommendations for respiratory muscle training are generated from them.
Die Zustandsverarbeitung findet in zwei parallelen Einheiten oder Modulen statt:
- ◯ Im Rahmen der Online-Analyse werden während einer laufenden Trainingssession mögliche Adaptionsschritte bestimmt, die sich sofort auf die laufende Trainingssession auswirken.
- ◯ Im Rahmen der Offline-Analyse wird jede Trainingseinheit rückwirkend ausgewertet. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse können von einer Planungseinheit bei der Planung der nächsten Trainingssession verwendet werden.
- ◯ As part of the online analysis, possible adaptation steps are determined during an ongoing training session that have an immediate effect on the ongoing training session.
- ◯ As part of the offline analysis, each training unit is evaluated retrospectively. The knowledge gained in this way can be used by a planning unit when planning the next training session.
Im Kern lösen beide Einheiten eine Optimierungsaufgabe mit Nebenbedingungen: Durch Anpassung der Trainings-Intensität sowie des Trainings-Modus soll der Trainings-Nutzen maximiert werden, unter der Nebenbedingung, dass keine gesundheitsschädlichen Zustände der Muskeln oder des Atemsystems erreicht werden sollen. Das Ergebnis ist jeweils eine Empfehlung für die Wahl der Trainings-Intensität in der nächsten Zeiteinheit, wobei insbesondere auch die Trainings-Historie berücksichtigt wird. Dabei kann insbesondere berücksichtigt werden, welchen Effekt bestimmte Trainings-Intensitäts-Niveaus oder Änderungen der Trainings-Intensität in der Vergangenheit auf die Person oder den Patienten hatten. Bei der Online-Analyseeinheit ist diese Empfehlung an die Trainingssteuerung gerichtet und soll sich umgehend auf die laufende Trainingssession auswirken. Im Fall der Offline-Analyse ist die Empfehlung an die Planungseinheit gerichtet und soll von ihr bei der Planung der nächsten Trainingssession einbezogen werden.In essence, both units solve an optimization task with secondary conditions: By adapting the training intensity and the training mode, the training benefit should be maximized, under the secondary condition that no health-damaging states of the muscles or the respiratory system should be achieved. The result is in each case a recommendation for the choice of the training intensity in the next time unit, with the training history in particular also being taken into account. In particular, it can be taken into account which effect certain training intensity levels or changes in training intensity had on the person or the patient in the past. In the case of the online analysis unit, this recommendation is addressed to the training control and should have an immediate effect on the current training session. In the case of offline analysis, the recommendation is addressed to the planning unit and should be included by it when planning the next training session.
Ausführungsbeispiele schaffen eine Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person, mit einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines elektromyographischen Signals der Person; einer Atmungsbeeinflussungseinrichtung; und einer Kontrolleinrichtung zur Kontrolle der Erfassungseinrichtung und der Atmungsbeeinflussungseinrichtung. Die Kontrolleinrichtung ist ausgebildet, um basierend auf dem elektromyographischen Signal eine Information über einen Muskelzustand einer Atemmuskulatur der Person zu bestimmen. Die Kontrolleinrichtung ist ferner ausgebildet, um die Atmungsbeeinflussungseinrichtung in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand in einem zeitlich begrenzten Trainingsmodus mit einer Trainingsintensität zu betreiben. Vorteilhaft kann so der Trainingsmodus unter Berücksichtigung des Muskelzustandes geplant und auch während der Durchführung korrigiert werden.Embodiments create a device for influencing the respiratory muscles of a person, with a detection device for detecting an electromyographic signal of the person; a respiratory influencing device; and a control device for controlling the detection device and the respiration influencing device. The control device is designed to determine, based on the electromyographic signal, information about a muscular condition of the respiratory muscles of the person. The control device is also designed to operate the breathing influencing device as a function of the information about the muscle condition in a time-limited training mode with a training intensity. In this way, the training mode can advantageously be planned taking into account the state of the muscles and also corrected while it is being carried out.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann die Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person als Atemmuskeltrainingsgerät ausgebildet sein, das in Ausführungsbeispielen als mobiles Atemmuskeltrainingsgerät ausgebildet sein kann. Vorteilhaft kann so eine verbesserte Handhabung der Vorrichtung erreicht werden, die auch einen mobilen Einsatz unabhängig von Versorgungsnetzen erlaubt, zum Beispiel unabhängig vom Stromnetz oder in Heimanwendung betrieben werden kann.In some further exemplary embodiments, the device for influencing the respiratory muscle of a person can be designed as a respiratory muscle training device, which in exemplary embodiments can be designed as a mobile respiratory muscle training device. In this way, improved handling of the device can advantageously be achieved, which also allows mobile use independent of supply networks, for example can be operated independently of the electricity network or in home use.
In der Vorrichtung kann in weiteren Ausführungsbeispielen ferner die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um den Trainingsmodus als eine Erschwernis einer Atmung der Person zum Training der Atemmuskulatur auszuführen. Dadurch lässt sich vorteilhaft ein systematisches Training durchführen, bei dem insbesondere die Dauer oder die Intensität / Schwierigkeit zum Beispiel kontinuierlich gesteigert werden kann.In further exemplary embodiments, the control device can also be designed in the device in order to execute the training mode as a difficulty in breathing for the person in order to train the respiratory muscles. As a result, systematic training can advantageously be carried out in which, in particular, the duration or the intensity / difficulty can be continuously increased, for example.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um im Trainingsmodus in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand eine Atembeeinflussung der Person durch die Atmungsbeeinflussungseinrichtung adaptiv anzupassen. Vorteilhaft kann durch die Anpassung des Trainingsmodus sowohl eine sich abzeichnende Überforderung als auch eine unnötige Unterforderung der trainierten Muskeln vermindert oder vollständig vermieden werden.In some further exemplary embodiments, the control device can be designed to adaptively adjust a breathing influencing of the person by the breathing influencing device in the training mode as a function of the information about the muscle condition. By adapting the training mode, both a Significant overstrain as well as unnecessary underload of the trained muscles can be reduced or completely avoided.
Beispielsweise kann in Ausführungsbeispielen die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet sein, um den Trainingsmodus hinsichtlich einer Trainingsdauer oder die Intensität / Schwierigkeit zu beeinflussen. Vorteilhaft ist die Belastung der trainierten Muskeln mit Hilfe dieser Parameter besonders effizient zu beeinflussen.For example, in exemplary embodiments, the control device can also be designed to influence the training mode with regard to a training duration or the intensity / difficulty. It is advantageous to influence the load on the trained muscles particularly efficiently with the help of these parameters.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um den Trainingsmodus in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand abzubrechen. Vorteilhaft lässt sich somit eine Überforderung der zu trainierenden Muskeln vermeiden, die unter Umständen zu einer dauerhaften Schädigung der Muskeln führen kann.In some exemplary embodiments, the control device can be designed to terminate the training mode as a function of the information about the muscle condition. In this way, it is advantageous to avoid excessive demands on the muscles to be trained, which under certain circumstances can lead to permanent damage to the muscles.
In einigen Ausführungsbeispielen kann das Abbrechen des Trainingsmodus in Abhängigkeit von einem Signal durchgeführt werden. Das Signal kann Information über zumindest ein Element der Gruppe von einer Änderung/Abweichung in der Muskelgruppenaufteilung, einer exspiratorischen Aktivität, einer inspiratorischen Aktivität, einer antizyklischen Aktivität, schädlichen Druckverhältnissen in der Lunge, anhaltenden Krämpfen, Husten oder Schluckauf, Muskelfatigue über einer als nicht tolerabel angesehenen Schwelle und Detektion von pathologischen Zuständen, die eine Person schädigen können, anzeigt. Vorteilhaft kann durch Überwachung der typischen Symptome eine nachteilige Wirkung auf die Person oder den Patienten effektiv erkannt und vermieden werden.In some exemplary embodiments, the training mode can be terminated as a function of a signal. The signal can contain information about at least one element of the group from a change / deviation in the division of muscle groups, an expiratory activity, an inspiratory activity, an anti-cyclic activity, harmful pressure conditions in the lungs, persistent cramps, coughing or hiccups, muscle fatigue over a level considered intolerable respected threshold and detection of pathological conditions that can harm a person. By monitoring the typical symptoms, an adverse effect on the person or the patient can advantageously be effectively recognized and avoided.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um Parameter des Trainingsmodus und/oder Parameter einer Atmungsleistung der Person und/oder eine Information über den Muskelzustand während der Dauer des Trainingsmodus oder im Anschluss an den Trainingsmodus der Atmungsbeeinflussungseinrichtung auszugeben. Vorteilhaft kann durch die ausgegebene Information die Motivation des Patienten gesteigert werden und/oder dem behandelndem Arzt oder Trainer Diagnosehinweise gegeben werden.In further exemplary embodiments, the control device can be designed to output parameters of the training mode and / or parameters of a respiratory performance of the person and / or information about the muscle state during the duration of the training mode or after the training mode of the respiratory influencing device. The information output can advantageously increase the patient's motivation and / or provide the treating doctor or trainer with diagnostic information.
Beispielsweise kann die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet sein, um die Ausgabe optisch und/oder haptisch und/oder akustisch und bezogen auf eine Zielgröße für diese Person durchzuführen. Vorteilhaft kann so dem Patienten, dem behandelndem Arzt oder Trainer die auszugebende Information leicht erfassbar aufbereitet werden.For example, the control device can also be designed to carry out the output optically and / or haptically and / or acoustically and in relation to a target variable for this person. In this way, the information to be output can advantageously be prepared so that it can be easily grasped for the patient, the treating doctor or trainer.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um den Betrieb des Trainingsmodus der Atmungsbeeinflussungseinrichtung durch die Person initiierbar und/oder parametrierbar zu machen. Vorteilhaft kann so auf die Unterstützung von weiteren Personen zur Vorbereitung und Durchführung des Trainings verzichtet werden sowie das Training ideal an die Bedürfnisse des Patienten angepasst werden.In some exemplary embodiments, the control device can be designed to enable the person to initiate and / or parameterize the operation of the training mode of the respiratory influencing device. Advantageously, the support of other people to prepare and carry out the training can be dispensed with and the training can be ideally adapted to the needs of the patient.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand den Trainingsmodus für einen vorgegebenen Zeitraum zu unterbrechen. Vorteilhaft kann so auf vorübergehende oder schwächere Überforderungen der zu trainierenden Muskelgruppe reagiert werden ohne das Training komplett abbrechen zu müssen.In some further exemplary embodiments, the control device can be designed to interrupt the training mode for a predetermined period of time as a function of the information about the muscle condition. In this way, it is advantageous to react to temporary or weaker excessive demands on the muscle group to be trained without having to stop training completely.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um die Information über den Muskelzustand in Abhängigkeit von Signalen, die eine Intensität einer Fatigue und/oder eines Krampfs und/oder einer exspiratorischen Aktivität anzeigen, zu ermitteln. Vorteilhaft können so die für das Wohlbefinden wesentlichen Parameter der Person oder des Patienten bei der Trainingsplanung und insbesondere bei der Trainingsdurchführung mit berücksichtigt werden.In further exemplary embodiments, the control device can be designed to determine the information about the muscle condition as a function of signals that indicate the intensity of fatigue and / or cramp and / or expiratory activity. In this way, the parameters of the person or the patient that are essential for well-being can advantageously be taken into account when planning the training and, in particular, when performing the training.
Beispielsweise kann die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet sein, um eine akzeptable Zielintensität einer Fatigue und/oder eines Krampfes und/oder einer exspiratorischen Aktivität zu ermitteln, wobei die akzeptable Zielintensität als zeitlich konstanter oder zeitlich veränderbarer Zielbereich oder Zielpunkt ausgebildet ist. Vorteilhaft kann so eine weitere Optimierung des Trainings erreicht werden, da eine gewisse Intensität der oben genannten Effekte während des Trainings vertretbar ist und keine Schäden verursacht.For example, the control device can also be designed to determine an acceptable target intensity of fatigue and / or spasm and / or expiratory activity, the acceptable target intensity being designed as a target area or target point that is constant or changeable over time. In this way, a further optimization of the training can advantageously be achieved, since a certain intensity of the above-mentioned effects is acceptable during the training and does not cause any damage.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um die Information über den Muskelzustand in Abhängigkeit von Signalen, die Informationen über das Zwerchfell und/oder die Intercostalmuskulatur und /oder Antagonisten umfassen, und/oder weiterer Atemhilfsmuskulatur, die in Ausführungsbeispielen als Sternocleidomastoideus ausgebildet sein kann, zu ermitteln. Vorteilhaft kann durch die Berücksichtigung dieser weiteren Parameter eine Überforderung der Person oder des Patienten besser vermieden werden und eine Haltungsänderung des Patienten von Atemmuskel-Anomalitäten unterschieden werden.In some exemplary embodiments, the control device can be designed to receive the information about the muscle condition as a function of signals that include information about the diaphragm and / or the intercostal muscles and / or antagonists, and / or other auxiliary respiratory muscles, which in exemplary embodiments can be designed as a sternocleidomastoid , to investigate. By taking these additional parameters into account, excessive demands on the person or the patient can advantageously be better avoided and a change in the patient's posture can be distinguished from respiratory muscle abnormalities.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um die Information über den Muskelzustand in Abhängigkeit eines pneumatischen Signals zu ermitteln. Vorteilhaft kann die Atmungsbeeinflussungseinrichtung somit weitere wesentliche Parameter des Personen- oder Pateientenzustands berücksichtigen, was die Prognosesicherheit des Muskelzustandes steigert und die Ermittlung weiterer Informationen über den Muskelzustand ermöglicht. Dies ermöglicht insbesondere die Bestimmung der Neuromuskulären Effizienz (Verhältnis Pmus/EMG), welche aktuell viel untersucht und erforscht wird. Weiterhin ermöglicht dies die Bestimmung der weiter oben erwähnten „Druckverhältnisse in der Lunge“.In further exemplary embodiments, the control device can be designed to determine the information about the muscle condition as a function of a pneumatic signal. The device for influencing respiration can thus advantageously take into account further essential parameters of the state of the person or patient, which the Increases the predictive reliability of the muscle condition and enables the determination of further information about the muscle condition. This enables in particular the determination of the neuromuscular efficiency (ratio of Pmus / EMG), which is currently a lot of research and research. This also enables the determination of the “pressure conditions in the lungs” mentioned above.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ausgebildet sein, um bei der Ermittlung der Information über den Muskelzustand für zumindest einige Signale eine Bewertung, Gewichtung und Zusammenfassung durchzuführen. Der Trainingsmodus wird in Abhängigkeit der zusammengefassten Signale ermittelt. Vorteilhaft können somit für die Person oder den Patienten besonders wichtige Parameter stärker gewichtet werden oder unwichtige Parameter weniger oder gar nicht gewichtet werden. Somit lässt sich die Atmungsbeeinflussungseinrichtung besser auf den Zustand der Person/des Patienten einstellen.In some further exemplary embodiments, the control device can be designed to carry out an evaluation, weighting and summary for at least some signals when determining the information about the muscle condition. The training mode is determined depending on the combined signals. Advantageously, parameters that are particularly important for the person or the patient can be weighted more heavily or unimportant parameters can be weighted less or not at all. The respiratory influencing device can thus be better adjusted to the state of the person / patient.
Beispielsweise kann die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet sein, um ein Diagnosemanöver über den Muskelzustand der Person durch gezielte Belastung durchzuführen. Dabei kann in Ausführungsbeispielen das Diagnosemanöver eine zeitlich beschränkte, vom normalen Modus abweichende, vorgegebene Steuerung der Atembeeinflussungseinrichtung umfassen. Vorteilhaft lässt sich somit eine weitere Betriebsart der Vorrichtung nutzen, die zum Beispiel der Einstellung der Trainingsparameter bei einer Person dienen kann oder dem behandelnden Arzt die Diagnose erleichtert, sowie die Präzision der Bestimmung der Information über den Muskelzustand noch weiter erhöhen kann.For example, the control device can also be designed to carry out a diagnostic maneuver on the muscle state of the person by means of targeted loading. Here, in exemplary embodiments, the diagnostic maneuver can include a time-limited, predetermined control of the respiratory influencing device that deviates from the normal mode. A further operating mode of the device can thus advantageously be used, which can be used, for example, to set the training parameters for a person or to facilitate diagnosis for the attending physician and to further increase the precision of the determination of the information about the muscle condition.
In manchen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet sein, um die Ergebnisse des Diagnosemanövers und/oder eine Information über den Muskelzustand und/oder Parameter einer Atmungsleistung, optional jeweils bezogen auf Zielvorgaben für die Person, auszugeben und/oder Parameter des Trainingsmodus auszugeben. Vorteilhaft kann so ein Soll/Ist-Vergleich durch die trainierende Person, den Trainer, den Patienten oder dem behandelnden Arzt durchgeführt werden, der in Bezug auf einen Trainingsplans ermittelt werden kann.In some exemplary embodiments, the control device can also be designed to output the results of the diagnostic maneuver and / or information about the muscle condition and / or parameters of respiratory performance, optionally in each case based on target specifications for the person, and / or output parameters of the training mode. In this way, a target / actual comparison can advantageously be carried out by the person exercising, the trainer, the patient or the treating doctor, which can be determined in relation to a training plan.
Ausführungsbeispiele schaffen weiter eine Atemvorrichtung zur Beatmung einer Person umfassend eine Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung der Person nach einem der vorherigen Ausführungsbeispiele, wobei die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet ist, um die Atmungsbeeinflussungseinrichtung in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand zu einem ersten Zeitpunkt in einem Normalmodus mit einer ersten Trainingsintensität und zu einem zweiten Zeitpunkt in einem Trainingsmodus mit einer zweiten Trainingsintensität zu betreiben. Ferner ist die Kontrolleinrichtung ausgebildet, um den Trainingsmodus und die zweite Trainingsintensität während des Normalmodus der Atmungsbeeinflussungseinrichtung in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand für zukünftige zweite Zeitpunkte anzupassen. Vorteilhaft kann die Vorrichtung somit alternativ zur Beatmung von Patienten und zum Training genutzt werden, was zumindest Apparatekosten spart, da viele Komponenten, zum Beispiel die EMG-Sensoren, Mundstücke etc. gemeinsam genutzt werden können.Embodiments further create a breathing device for ventilation of a person comprising a device for influencing the respiratory muscles of the person according to one of the previous embodiments, wherein the control device is also designed to control the breathing device depending on the information about the muscle condition at a first point in time in a normal mode with a first training intensity and operate at a second point in time in a training mode with a second training intensity. Furthermore, the control device is designed to adapt the training mode and the second training intensity during the normal mode of the breathing influencing device as a function of the information about the muscle condition for future second points in time. The device can therefore advantageously be used alternatively for ventilation of patients and for training, which at least saves equipment costs, since many components, for example the EMG sensors, mouthpieces, etc., can be used together.
In einigen weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung ferner ausgebildet sein, um den Trainingsmodus als eine zeitlich begrenzte Veränderung einer Atmungsunterstützung der Person zum Training der Atemmuskulatur der Person auszuführen. Vorteilhaft kann so ein Trainingsmodus zum Wiederaufbau der Atemmuskulatur in die Beatmungsphasen eingefügt werden, da sich die Atemmuskulatur bei Beatmung des Patienten bereits nach kurzer Zeit zurückbildet und ein Atmen ohne die Vorrichtung gegebenenfalls nicht mehr ausreichend möglich ist.In some further exemplary embodiments, the control device can also be designed to execute the training mode as a time-limited change in respiratory support for the person for training the respiratory muscles of the person. A training mode for rebuilding the respiratory muscles can thus advantageously be inserted into the ventilation phases, since the respiratory muscles recede after a short time when the patient is ventilated and breathing may no longer be sufficiently possible without the device.
Ausführungsbeispiele schaffen weiter ein Verfahren zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person, umfassend ein Erfassen eines elektromyographischen Signals der Person; ein Erzeugen einer Information über einen Muskelzustand einer Atemmuskulatur der Person basierend auf dem elektromyographischen Signal; ein Betrieb einer Atmungsbeeinflussungseinrichtung in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand in einem zeitlich begrenzten Trainingsmodus. Vorteilhaft kann so der Trainingsmodus unter Berücksichtigung des Muskelzustandes geplant und auch während der Durchführung korrigiert werden.Embodiments further provide a method for influencing the respiratory muscles of a person, comprising detecting an electromyographic signal of the person; generating information about a muscle state of respiratory muscles of the person based on the electromyographic signal; an operation of a respiratory influencing device as a function of the information about the muscle condition in a time-limited training mode. In this way, the training mode can advantageously be planned taking into account the state of the muscles and also corrected while it is being carried out.
Ausführungsbeispiele schaffen darüber hinaus ein Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens des vorherigen Ausführungsbeispiels, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird. Vorteilhaft kann so der Trainingsmodus unter Berücksichtigung des Muskelzustandes geplant und auch während der Durchführung korrigiert werden. Exemplary embodiments also create a program with a program code for performing the method of the previous exemplary embodiment when the program code is executed on a computer, a processor or a programmable hardware component. In this way, the training mode can advantageously be planned taking into account the state of the muscles and also corrected while it is being carried out.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele, auf welchen Ausführungsbeispiele generell jedoch nicht insgesamt beschränkt sind, näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel einer vereinfachten Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person; -
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eine mit einer Person verbundene Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung eines Patienten; -
3 zeigt ein Prinzip-Schaubild zur Bestimmung eines akzeptablen Intensitätsbereiches für verschiedene Parameter inclusive einer Präferenzgewichtung; -
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vereinfachten Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person mit Ein- und Ausgabeeinrichtung; -
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer verfeinerten Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung einer Person; -
6 ein verfeinertes Blockschaltbild des Zusammenspiels der Module der Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung während einer Trainingssession; -
7 ein Verfahren Atemmuskelbeeinflussung; -
8 ein Atemarbeit-Diagramm; -
9A eine Anzeige mit Bildschirmdarstellungen von Ergebnissen von Trainingssitzungen; -
9B eine Anzeige von Details einer Trainingssitzung; und -
10 ein verfeinertes Blockdiagramm einer Muskelzustandsüberwachungseinheit.
-
1 an embodiment of a simplified device for influencing the respiratory muscles of a person; -
2 a further embodiment a device connected to a person for influencing the respiratory muscles of a patient; -
3 shows a principle diagram for determining an acceptable intensity range for various parameters including a preference weighting; -
4th a further embodiment of a simplified device for influencing the respiratory muscles of a person with input and output device; -
5 a further embodiment of a refined device for influencing the respiratory muscles of a person; -
6th a refined block diagram of the interaction of the modules of the device for influencing the respiratory muscles during a training session; -
7th a procedure for influencing the respiratory muscles; -
8th a breath work diagram; -
9A a display with screen representations of results of training sessions; -
9B a display of details of a training session; and -
10 Figure 3 is a refined block diagram of a muscle condition monitoring unit.
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.Various embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which some embodiments are shown.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen, gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.In the following description of the attached figures, which only show a few exemplary embodiments, the same reference symbols, the same or comparable components may be used. Furthermore, summarizing reference symbols can be used for components and objects that appear several times in an exemplary embodiment or in a drawing, but are described jointly with regard to one or more features. Components or objects that are described with the same or summarizing reference symbols can be identical with regard to individual, multiple or all features, for example their dimensions, but possibly also different, unless the description explicitly or implicitly results in something else.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungs-beispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbei-spiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen.
Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden“ oder „direkt verkoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (zum Beispiel, „zwischen“ gegenüber „direkt dazwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.).Although exemplary embodiments can be modified and changed in various ways, exemplary embodiments are shown in the figures as examples and are described in detail herein. It should be made clear, however, that the intention is not to restrict exemplary embodiments to the forms disclosed in each case, but rather that exemplary embodiments are intended to cover all functional and / or structural modifications, equivalents and alternatives that are within the scope of the invention.
Note that an element referred to as being “connected” or “coupled” to another element may be directly connected or coupled to the other element, or intervening elements may be present. Conversely, when an element is said to be "directly connected" or "directly coupled" to another element, there are no intervening elements. Other terms used to describe the relationship between elements should be interpreted in a similar way (for example, “between” versus “directly between”, “adjacent” versus “directly adjacent”, etc.).
Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer,“ „eine“, „eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie zum Beispiel „beinhaltet“, „beinhaltend“, „aufweist“, „umfasst“, „umfassend“ und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem beziehungsweise einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.The terminology used herein is only used to describe particular exemplary embodiments and is not intended to limit the exemplary embodiments. As used herein, the singular forms "an," "an," "an," and "der, die, that" are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Furthermore, it should be clarified that the expressions such as, for example, “includes”, “comprising”, “has”, “comprises”, “comprising” and / or “having”, as used herein, the presence of named features, integers, steps , Workflows, elements and / or components, but do not exclude the presence or addition of one or more characteristics, integers, steps, workflows, elements, components and / or groups thereof.
Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, zum Beispiel diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent sind, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as assigned to them by one of ordinary skill in the art to which the exemplary embodiments belong. It should also be clarified that terms, for example those defined in commonly used dictionaries, are to be interpreted as having meanings that are consistent with their meaning in the context of the relevant art, and not in an idealized or overly formal one Meaning are to be interpreted as long as this is not expressly defined herein.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele für EMG-basierendes Atemmuskeltraining beschrieben.Exemplary embodiments for EMG-based respiratory muscle training are described below.
Die Erfassungseinrichtung
Weiter kann die Erfassungseinrichtung in Ausführungsbeispielen einen Verstärker mit Analog /Digital-Wandler umfassen. Ergänzend kann in Ausführungsbeispielen eine Vorverarbeitung der EMG Signale stattfinden, die eine Grundlinienfilterung (englisch Baselinefilter) zur Offset-Entfernung, eine Entfernung von EKG-Artefakten und/oder eine Entfernung von Stromversorgungs- (englisch Powerline) Artefakten (50/60Hz) umfassen kann.Furthermore, in exemplary embodiments, the detection device can comprise an amplifier with an analog / digital converter. In addition, preprocessing of the EMG signals can take place in exemplary embodiments, which can include baseline filtering for offset removal, removal of EKG artifacts and / or removal of power line artifacts (50/60 Hz).
Die Vorrichtung
Die Atembeeinflussungseinrichtung
Wie die
Die Kontrolleinrichtung
Der Trainingsmodus für das Atemmuskeltraining kommt in einer Trainingssession zur Anwendung. Jede der Trainingssessions besteht aus einer anfänglichen Analysephase und der darauf folgenden Trainingsphase. Der Trainingsmodus hat die Stärkung der Atemmuskulatur zur Aufgabe, die in vielfältiger Weise erreicht werden kann.The training mode for respiratory muscle training is used in a training session. Each of the training sessions consists of an initial analysis phase and the subsequent training phase. The training mode has the task of strengthening the respiratory muscles, which can be achieved in a variety of ways.
Weiter kann die Kontrolleinrichtung
Während der Trainings-Session/dem Trainingsmodus wird die von der Planungseinheit
Als Muskelzustände können insbesondere folgende Aspekte berücksichtigt werden: Fatigue, Neuromuskuläre Effizienz, Muskelregeneration (zum Beispiel quantifiziert durch DOMS (englisch Delayed Onset Muscle Sornes)), elektromuskulärer Delay, Atrophierisiko, Änderung/Abweichung in der Muskelgruppenaufteilung, einer exspiratorischen Aktivität, einer inspiratorischen Aktivität, einer antizyklischen Aktivität, schädliche Druckverhältnisse in der Lunge , anhaltende Krämpfe, Husten oder Schluckauf, Muskelfatigue über einer als nicht tolerabel angesehenen Schwelle, Neuromechanischer Wirkungsgrad und Maximalkraft sowie Detektion von pathologischen Zuständen, die den Muskel schädigen.The following aspects in particular can be considered as muscle states: fatigue, neuromuscular efficiency, muscle regeneration (for example quantified by DOMS (English Delayed Onset Muscle Sornes)), electromuscular delay, risk of atrophy, change / deviation in the division of muscle groups, an expiratory activity, an inspiratory activity, anti-cyclic activity, harmful pressure conditions in the lungs, persistent cramps, coughing or hiccups, muscle fatigue above a threshold that is regarded as intolerable, neuromechanical efficiency and maximum strength as well as detection of pathological conditions that damage the muscle.
Elektromyographische Signale werden durch Sensorelemente erfasst, die an der Person oder dem Patienten angeordnet werden. Diese Sensorelemente übermitteln ihre Daten an die Vorrichtung
Das elektromyographische Signal, oder auch die elektromyographische Ableitung, kann invasiv oder nicht-invasiv erfolgen. Dabei kann beispielsweise die EMG-Aktivität eines oder mehrerer Atemmuskeln oder Atemhilfsmuskeln, zum Beispiel des Zwerchfells, der Zwischenrippenmuskulatur (lat. musculus intercostalis) und/oder der Atemhilfsmuskulatur abgenommen oder erfasst werden. Die Erfassungseinrichtung
Als mobiles Atemmuskeltrainingsgerät kann in Ausführungsbeispielen ein tragbares Gerät verstanden werden, das unabhängig von stationär verfügbaren Elementen wie Strom, Pressluft, Sauerstoff oder Kopplungselementen zu anderen Maschinen einsetzbar ist. Es hat typischerweise einen Handgriff oder eine entsprechende Gehäuseausprägung, bei der es bei der Nutzung und gegebenenfalls auch beim Transport gehalten werden kann. Auch das Gewicht macht sie gut tragbar und übersteigt fünf Kilogramm nicht. Es ist mit Aus-/Ausgabeeinrichtungen ausgestattet, die die Bedienung der Vorrichtung und das Auslesen diverser Parameter erlauben.As a mobile respiratory muscle training device, a portable device can be understood in embodiments that can be used independently of stationary available elements such as electricity, compressed air, oxygen or coupling elements to other machines. It typically has a handle or a corresponding housing design in which it can be held during use and, if necessary, also during transport. The weight also makes it easy to carry and does not exceed five kilograms. It is equipped with output / output devices that allow the device to be operated and various parameters to be read out.
Die (nicht gezeigte) Energieversorgung des mobilen Atemmuskeltrainingsgeräts
In weiteren nicht in
Die Erschwernis des Atmens wird durch pneumatische Strukturen erreicht, die durch verengte Querschnitte oder gesteuerte Klappen, luftdurchlässige Membranen oder dergleichen in Atemröhren bewirkt wird, die die Person oder der Patient in den Mund nimmt oder die mit entsprechenden Mundstücken verbunden sind. Der Grad der Erschwernis ist einstellbar von leichter bis zu maximaler Erschwernis der Atmung. Zusätzlich ist die Erschwernis von der Atemgeschwindigkeit abhängig. So wird bei vorgegebenem Querschnitt der pneumatischen Einrichtung bei hoher Luftgeschwindigkeit des Atems eine höhere Erschwernis auftreten als bei niedrigerer Luftgeschwindigkeit des Atems. Entsprechend können Sensoren in der pneumatischen Einrichtung die Luftgeschwindigkeit des Atems feststellen und berücksichtigen diese beim Einstellen der mechanischen Elemente zur Atemerschwernis.The difficulty of breathing is achieved by means of pneumatic structures that operate through constricted cross-sections or controlled flaps, air-permeable membranes or the like is effected in breathing tubes which the person or the patient takes in the mouth or which are connected to corresponding mouthpieces. The degree of difficulty can be adjusted from light to maximum difficulty of breathing. In addition, the difficulty depends on the breathing speed. Thus, with a given cross section of the pneumatic device, a higher difficulty arises at a high air speed of the breath than at a lower air speed of the breath. Correspondingly, sensors in the pneumatic device can determine the air speed of the breath and take this into account when setting the mechanical elements to make breathing difficult.
Als Atemerschwernis kann auch als eine Verminderung der Atemunterstützung verstanden werden, die in Ausführungsbeispielen durch ein Beatmungsgerät zur Verfügung gestellt werden kann. Diese Verminderung kann in Ausführungsbeispielen zu einer Restatemunterstützung führen, die aber bereits als Training für den Patienten wirkt. Entsprechend ist in Ausführungsbeispielen eine Atemerschwernis nicht auf eine Erschwernis der Atmung bezogen auf eine freie Atmung ohne Beatmungsgerät beschränkt. Statt dessen kann das Training darüber hinaus als freie Atmung, also als Atmung ohne Beatmungsgerät oder auch als reduzierte Atembelastung ausgeführt sein, die ausgehend von einer geringen Atemunterstützung durch ein Beatmungsgerät im Training nunmehr eine geringe Erschwernis umfasst, wobei die Erschwernis sich aus dem Entfall der Unterstützung und der tatsächlichen Atemerschwernis ergibt.A breathing difficulty can also be understood as a reduction in the respiratory support, which in exemplary embodiments can be provided by a ventilator. In exemplary embodiments, this reduction can lead to residual breathing support, which, however, already acts as training for the patient. Correspondingly, in exemplary embodiments, breathing difficulty is not limited to breathing difficulty based on free breathing without a ventilator. Instead, the training can also be carried out as free breathing, i.e. as breathing without a ventilator or also as a reduced breathing load, which, based on a low breathing support by a ventilator, now comprises a slight difficulty during training, the difficulty arising from the lack of support and the actual breathing difficulty.
In Ausführungsbeispielen kann der Trainingsmodus in Abhängigkeit der Information über den Muskelzustand eine Atembeeinflussung der Person oder des Patienten
Die folgenden Schritte werden im Rahmen der Online-Analyse atemzugsweise durchgeführt. Die Intensität kann optional atemzugsweise optimiert und angepasst werden. Ausnahmen bilden die Erkennung von Abbruchkriterien und der Durchführung des resultierenden Abbruchs, welche jederzeit auch innerhalb eines Atemzugs erfolgen können.The following steps are carried out breath by breath as part of the online analysis. The intensity can optionally be optimized and adjusted by breath. Exceptions are the recognition of termination criteria and the execution of the resulting termination, which can also take place at any time within a breath.
Schritt 1: Empfehlungen basierend auf einzelnen BeobachtungenStep 1: Recommendations based on individual observations
Im ersten Schritt der Online-Analyse wird entsprechend des Resultats jedes der EMG-basierenden Zustandssignale jeweils eine Empfehlung für den weiteren Trainingsverlauf generiert, der in diesem Schritt noch unabhängig von den übrigen Zustandssignalen ist.In the first step of the online analysis, a recommendation for the further training course is generated according to the result of each of the EMG-based status signals, which in this step is still independent of the other status signals.
Im Rahmen der Bewertung wird für jedes Zustandssignal überprüft, ob die Muskeln in einen Zustand kommen, in dem ein weiteres Training nicht sinnvoll ist - in einem solchen Fall würde ein Abbruch-Flag generiert werden. Kriterien für einen Abbruch sind beispielsweise:
- ◯ Eine sehr starke Änderung/Abweichung in der Muskelgruppenaufteilung. Ein möglicher Fall wäre zum Beispiel, wenn der Anteil der durch das Zwerchfell aufgebrachten Muskelarbeit unter einen geringen Prozentsatz in Bezug auf die Gesamtmuskelarbeit fällt;
- ◯ Sehr starke exspiratorische Aktivität;
- ◯ Sehr starke antizyklische Aktivität;
- ◯ Schädliche Druckverhältnisse in der Lunge, die beispielsweise mittels einer EMG-basierenden Schätzung der Druckverhältnisse im Atemsystem zu detektieren sind.
- ◯ Anhaltende Krämpfe oder Husten oder Schluckauf;
- ◯ Muskelfatigue über einer als nicht tolerabel angesehenen Schwelle;
- ◯ Detektion von pathologischen Zuständen, die den Muskel schädigen können.
- ◯ A very large change / deviation in the division of muscle groups. A possible case would be, for example, when the proportion of muscle work applied by the diaphragm falls below a small percentage in relation to the total muscle work;
- ◯ Very high expiratory activity;
- ◯ Very strong countercyclical activity;
- ◯ Harmful pressure conditions in the lungs, which can be detected, for example, using an EMG-based estimate of the pressure conditions in the breathing system.
- ◯ Persistent cramps or coughing or hiccups;
- ◯ muscle fatigue above a threshold considered intolerable;
- ◯ Detection of pathological conditions that can damage the muscle.
Bei Zuständen, die voraussichtlich nur kurzfristig anhalten, zum Beispiel vereinzelte Krämpfe oder Husten oder kurzfristig auftretende antizyklische Aktivität, ist es auch möglich, anstelle des Abbruch-Flags mit einem Pause-Flug, eine kleine Pause von einigen Minuten zu empfehlen, bevor das Training erneut gestartet wird.For conditions that are likely to last only for a short time, for example isolated cramps or coughs or short-term anti-cyclical activity, it is also possible to recommend a short break of a few minutes instead of the abort flag with a break flight before training again is started.
Neben der Detektion von Situationen, die einen Trainingsabbruch oder eine Trainingspause nahelegen, ist die Hauptaufgabe der Bewertungseinheiten, aus jedem Zustandssignal eine zu empfehlende Trainingsintensität abzuleiten. Um die Konsensfindung aus den verschiedenen Zustandssignalen zu ermöglichen, wird dabei nicht nur eine konkrete, bevorzugte Trainings-intensität bestimmt, sondern ein akzeptabler Intensitätsbereich ausgegeben, welcher entsprechend der Übereinstimmung mit den Anforderungen des jeweiligen Zustands gewichtet sein kann. Unbedingt zu vermeidende Intensitäts-Bereiche können dabei mit einem Gewicht von Null fest ausgeschlossen werden. So könnte beispielsweise das Resultat der Fatigue-Analyse sein, dass der Muskel aktuell nicht erschöpft ist, also sowohl eine Erhöhung als auch eine Senkung der Trainingsintensität prinzipiell akzeptabel ist. Gleichzeitig könnte die Analyse der relativen Aktivierung von Zwerchfell und Intercostalmuskulatur ergeben, dass das Verhältnis der beiden zueinander aktuell nicht optimal ist, aber auch noch nicht kritisch. Zu bevorzugen wäre also eine leichte Reduktion der Intensität; eine leichte Steigerung wäre ebenfalls akzeptabel, aber eher nicht wünschenswert. Die Gewichtung ist auf verschiedene Weisen realisierbar, beispielsweise mittels Repräsentation als unscharfe Mengen (englisch „Fuzzy Sets“) beziehungsweise Fuzzylogik.In addition to the detection of situations that suggest an interruption in training or a break in training, the main task of the evaluation units is to derive a recommended training intensity from each status signal. In order to enable a consensus to be found from the various status signals, not only is a specific, preferred training intensity determined, but an acceptable intensity range is output, which can be weighted according to the requirements of the respective status. Intensity ranges that are absolutely to be avoided can be excluded with a weight of zero. For example, this could be The result of the fatigue analysis will be that the muscle is currently not exhausted, i.e. both an increase and a decrease in the training intensity are in principle acceptable. At the same time, the analysis of the relative activation of the diaphragm and intercostal muscles could show that the relationship between the two is currently not optimal, but also not yet critical. A slight reduction in intensity would therefore be preferable; a slight increase would also be acceptable, but not really desirable. The weighting can be implemented in different ways, for example by means of representation as fuzzy sets (English "fuzzy sets") or fuzzy logic.
Bei der Bestimmung der Intensitäts-Empfehlungen kann insbesondere auch der vorherige Trainingsverlauf berücksichtigt werden, um mittels Vergleich mit vergangenen Trainingsverläufen abzuschätzen, welche Auswirkung eine Intensitätsänderung einer bestimmten Größe auf die verschiedenen Muskelzustandsparameter haben könnte.When determining the intensity recommendations, in particular the previous training course can also be taken into account in order to estimate, by means of comparison with previous training courses, what effect a change in intensity of a certain size could have on the various muscle condition parameters.
Schritt 2: Gewichtung der auf den einzelnen Beobachtungen basierenden Empfehlungen
Im zweiten Schritt der Online-Analyse werden die Empfehlungen der verschiedenen Beobachtungseinheiten relativ zueinander gewichtet, um den Einfluss der verschiedenen Beobachtungen auf die finale Intensitäts-Empfehlung zu steuern. So könnte beispielsweise der Krampf-Detektion ein größerer Einfluss auf die finale Empfehlung eingeräumt werden als der Fatigue-Erkennung. Fehlende Zustandsinformationen können im Rahmen der Gewichtung unberücksichtigt bleiben (Gewicht: Null). In Ausführungsbeispielen kann ein Benutzer in
In the second step of the online analysis, the recommendations of the various observation units are weighted relative to one another in order to control the influence of the various observations on the final intensity recommendation. For example, the spasm detection could have a greater influence on the final recommendation than the fatigue detection. Missing status information can be ignored in the weighting (weight: zero). In embodiments, a user in
Die Gewichte der einzelnen Beobachtungen können dabei abhängig von allen übrigen Beobachtungen sein - so ist beispielsweise die Berücksichtigung der EMG-Magnituden beim Auftreten von Krämpfen oder Husten nicht sinnvoll; das Gewicht der Magnituden-Beobachtung sollte darum in diesem Fall reduziert werden. Weiterhin kann beispielsweise ein verwendeter Fatigue-Index ungenaue Informationen beim Auftreten von Muskel-Umrekrutierungen liefern und sollte darum in diesem Fall weniger stark gewichtet werden.The weights of the individual observations can be dependent on all other observations - for example, taking into account the EMG magnitudes when cramps or coughs occur does not make sense; the weight of the magnitude observation should therefore be reduced in this case. Furthermore, a fatigue index used, for example, can provide imprecise information when muscle recruitment occurs and should therefore be weighted less heavily in this case.
Ein möglicher Spezialfall des oben genannten allgemeinen Verfahrens ist, alle Gewichte bis auf eines auf null zu setzen, um die Trainings-Steuerung lediglich anhand einer einzelnen Größe zu realisieren. Damit sind beispielsweise Verfahren realisierbar, bei denen die Trainings-Intensität automatisch so adaptiert (geregelt) wird, dass die Person/der Patient eine fest vorgegebene EMG-Amplitude oder eine fest vorgegebene Atemarbeit aufbringen muss.A possible special case of the above-mentioned general method is to set all but one of the weights to zero in order to implement the training control using only a single variable. In this way, for example, methods can be implemented in which the training intensity is automatically adapted (regulated) in such a way that the person / patient has to apply a fixed, predetermined EMG amplitude or a fixed, predetermined work of breathing.
Schritt 3: Kombination aller Informationen zu einer finalen Intensitätsempfehlung Im dritten Schritt wird anhand der auf den einzelnen Beobachtungen basierenden, gewichteten Intensität-Empfehlungen eine finale Empfehlung zur Änderung der Trainingsintensität vorgenommen. Zu diesem Zweck wird ein Optimierungsproblem gelöst, wobei die Trainingsintensität so gewählt werden soll, dass sie in möglichst vielen der isolierten Empfehlungen ein möglichst großes Gewicht hat (also möglichst gut der Einzelempfehlung folgt), unter der Nebenbedingung, dass sie in jeder der isolierten Empfehlungen mindestens akzeptabel sein muss. Zusätzlich kann berücksichtigt werden, dass a) größere Trainingsintensitäten zu bevorzugen sind (um den Trainings-Reiz zu maximieren), und b) Abweichungen von der bestehenden Trainingsintensität prinzipiell zu vermeiden sind, um möglichst konstante Trainings-Sessions zu ermöglichen und die Person/den Patienten nicht zu verwirren. Auf der anderen Seite kann es auch wünschenswert sein, vereinzelte Intensitätsänderungen zu bevorzugen, um a) ein variableres Training zu ermöglichen, und b) den Effekt solcher Intensitätsänderungen auf den Muskelzustand untersuchen zu können.Step 3: Combining all information into a final intensity recommendation In the third step, a final recommendation to change the training intensity is made based on the weighted intensity recommendations based on the individual observations. For this purpose, an optimization problem is solved, whereby the training intensity should be chosen so that it has the greatest possible weight in as many of the isolated recommendations as possible (i.e. follows the individual recommendation as closely as possible), under the secondary condition that it is at least must be acceptable. In addition, it can be taken into account that a) greater training intensities are to be preferred (in order to maximize the training stimulus), and b) deviations from the existing training intensity are to be avoided in principle in order to enable training sessions that are as constant as possible and the person / patient not to confuse. On the other hand, it may also be desirable to give preference to individual changes in intensity in order to a) enable more variable training, and b) to be able to examine the effect of such intensity changes on the muscle condition.
Bei der Lösung des Optimierungsproblems für die Online-Analyse kann es sinnvoll sein, Abweichungen von der bestehenden Trainingsintensität möglichst zu verhindern, um möglichst konstante Trainingssessions zu ermöglichen. Es bietet sich an, diese Empfehlung jeweils atemzugsweise durchzuführen.When solving the optimization problem for the online analysis, it can make sense to prevent deviations from the existing training intensity as far as possible in order to enable training sessions that are as constant as possible. It is advisable to carry out this recommendation by breath.
In weiteren, nicht in
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Abbrechen des Trainingsmodus in Abhängigkeit von einem Signal durchgeführt werden, das Information über zumindest ein Element der Gruppe von einer Änderung/Abweichung in der Muskelgruppenaufteilung, einer exspiratorischen Aktivität, einer inspiratorischen Aktivität, einer antizyklischen Aktivität, schädlichen Druckverhältnissen in der Lunge, anhaltenden Krämpfe, Husten oder Schluckauf, Muskelfatigue über einer als nicht tolerabel angesehenen Schwelle und Detektion von pathologischen Zuständen, die eine Person schädigen können, anzeigt. Dabei können für die Muskelgruppenaufteilung die Intercostalmuskulatur, die Zwerchfellmuskulatur, weiterer Atemhilfsmuskulatur sowie der Antagonisten (zum Beispiel Bauchmuskulatur, gerader Bauchmuskel (rectus abdominis).) berücksichtigt werden.In further exemplary embodiments, the training mode can be terminated as a function of a signal that contains information about at least one element of the group of a change / deviation in the muscle group division, an expiratory activity, an inspiratory activity, an anti-cyclical activity, harmful pressure conditions in the lungs , persistent cramps, coughing or hiccups, muscle fatigue above a threshold not considered to be tolerable, and detection of pathological conditions that can harm a person. The intercostal muscles, the diaphragm muscles, other auxiliary respiratory muscles and the antagonists (e.g. abdominal muscles, straight abdominal muscles (rectus abdominis)) can be taken into account for the division of muscle groups.
Die Unterbrechung kann optional mit einer Festsetzung eines Zeitpunktes für das nächste Training gekoppelt sein. Dabei können die oben genannten Parameter berücksichtigt werden. Entsprechend kann am Ende eines Trainings basierend auf den Auswertungen eine Prognose für die zu erwartende notwendige Erholungszeit erstellt werden und das nächste Training angesetzt werden. Darüber hinaus kann optional auch während des Normalbetriebes aufgrund der EMG-Daten geprüft werden, ob die Erholung des Muskels soweit fortgeschritten ist, dass ein weiteres Training sinnvoll erscheint. Somit lässt sich - unter Berücksichtigung des aktuellen Patientenzustandes - der angesetzte Trainingszeitpunkt noch einmal korrigieren. The interruption can optionally be coupled with the establishment of a time for the next training session. The parameters mentioned above can be taken into account. Accordingly, at the end of a training session, based on the evaluations, a prognosis for the expected necessary recovery time can be made and the next training session scheduled. In addition, the EMG data can optionally also be used to check during normal operation whether the recovery of the muscle has progressed so far that further training appears sensible. In this way, the set training time can be corrected again, taking into account the current patient condition.
In Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
So ist es auf Basis der EMG-basierenden Informationen über den aktuellen Muskelzustand sowie die aufgebrachte, neuronale Muskelaktivierung möglich, dem Patienten in Echtzeit individuelles Feedback über den Trainings-Verlauf zu geben. Folgende Informationen können umfasst sein: Wie nah ist er dem Erreichen des Trainings-Ziels? Hat die Stärke und/oder die neuromuskuläre Effizienz seiner Muskeln im Vergleich zu vorherigen Trainings-Sessions zu- oder abgenommen? Diese Rückmeldung kann beispielsweise visuell mittels eines Displays, akustisch, haptisch oder kombiniert erfolgen. Darüber hinaus kann die Person oder der Patient optional durch Manöver oder besondere Beatmungsartefakte des Beatmungsgerätes eine Rückmeldung über den Trainingsverlauf und/oder die Zielerreichung bekommen. Weiterhin soll der Patient in der Lage sein, auf Wunsch eigenständig über ein geeignetes Eingabe- oder Atemmuskeltrainingsgerät Trainings-Sessions initiieren zu können sowie die Dauer und Intensität des Trainings modifizieren zu können. Dies kann beispielsweise über ein übliches Touch-Display erfolgen oder aber auch über speziellere Eingabegeräte wie einen Taster oder einen Druckball, der vom Patienten in einem bestimmten Rhythmus gedrückt werden kann, um eine Trainings-Session zu initiieren. Ebenfalls denkbar wäre, dass der Patient über einen bestimmten Atemrhythmus oder spezielle Atem-Manöver eine Trainings-Session initiieren kann.On the basis of the EMG-based information about the current muscle state and the applied neuronal muscle activation, it is possible to give the patient individual feedback on the course of the training in real time. The following information can be included: How close is he to achieving the training goal? Has the strength and / or neuromuscular efficiency of his muscles increased or decreased compared to previous training sessions? This feedback can for example take place visually by means of a display, acoustically, haptically or in combination. In addition, the person or the patient can optionally receive feedback on the course of the training and / or the achievement of goals through maneuvers or special ventilation artifacts of the ventilator. Furthermore, the patient should be able to initiate training sessions independently using a suitable input or respiratory muscle training device and to be able to modify the duration and intensity of the training. This can be done, for example, via a conventional touch display or via more special input devices such as a button or a pressure ball that the patient can press in a certain rhythm in order to initiate a training session. It would also be conceivable that the patient can initiate a training session via a specific breathing rhythm or special breathing maneuvers.
In Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In zusätzlichen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
- a) Die Wahl eines einzelnen Zielpunkts anstatt eines Zielbereichs (Impuls-Gewichtungsfunktion), um einen bestimmten Wert einer Beobachtung als Ziel zu erzwingen.
- b) Die Bewertung und isolierte Betrachtung einer Untergruppe oder einzelner Parameter, die zumindest eine der exspiratorischen Aktivität, einer inspiratorischen Aktivität, einer antizyklischen Aktivität, schädlichen Druckverhältnissen in der Lunge, anhaltenden Krämpfe, Husten oder Schluckauf, Muskelfatigue, pathologischen Zuständen, berücksichtigen. Dabei können einzelne Muskelgruppen, sowie isoliert, zumindest eine der Intercostalmuskulatur, der Zwerchfellmuskulatur, weitere Atemhilfsmuskulatur sowie der Antagonisten umfasst sein. Dabei kann unter Diagnosemanöver ein Verfahren der Vorrichtung
10 verstanden werden, das die Feststellung oder Bestimmung einer körperlichen oder psychischen Krankheit durch den Arzt unterstützt. In Ausführungsbeispielen kann das Diagnosemaneuver auch während der normalen Atmung stattfinden. Weiter kann es in Ausführungsbeispielen auch durch „natürlich“ stattfinden Intensitätsänderungen des Patienten ausgelöst werden. Dazu zählen auch Intensitätsänderungen, die aus anderen therapeutischen Gründen als für ein Atemmuskeltraining durchgeführt wurden.
- a) The choice of a single target point instead of a target area (impulse weighting function) in order to force a certain value of an observation as a target.
- b) The evaluation and isolated consideration of a subgroup or individual parameters that take into account at least one of the expiratory activity, an inspiratory activity, an anti-cyclic activity, harmful pressure conditions in the lungs, persistent cramps, coughing or hiccups, muscle fatigue, pathological conditions. Individual muscle groups, as well as isolated, at least one of the intercostal muscles, the diaphragm muscles, further auxiliary respiratory muscles and the antagonists can be included. A method of the device can be used under
diagnostic maneuvers 10 understood that supports the establishment or determination of a physical or mental illness by the doctor. In exemplary embodiments, the diagnostic maneuver can also take place during normal breathing. Furthermore, in exemplary embodiments, it can also be triggered by changes in the patient's intensity that take place “naturally”. This also includes changes in intensity that were carried out for therapeutic reasons other than respiratory muscle training.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
Weiter schaffen Ausführungsbeispiele eine Atemvorrichtung
Dabei umfasst der Normalmodus eine Beatmung eines Patienten, die die Atmung in bekannter Weise auf Dauer unterstützt, sodass im Gegensatz zum Trainingsmodus der Normalmodus die optimal lungenschonende Atmung des Patienten langfristig sicherstellt.The normal mode includes ventilation of a patient, which supports breathing in a known manner over the long term, so that, in contrast to the training mode, the normal mode ensures optimal lung-friendly breathing for the patient in the long term.
Die Atemvorrichtung
Die Anpassung des Trainingsmodus während des Normalmodus wird auch Offline-Analyse genannt. Im Gegensatz zur Online-Analyse wird die Offline-Analyse nur jeweils am Ende einer Trainings-Session ausgeführt. Im Rahmen der Offline-Analyse müssen die Signalverläufe der einzelnen Muskelzustandsindikatoren daher zwischengespeichert werden. Der Ablauf ist der Online-Analyse grundsätzlich ähnlich, siehe die Beschreibung der Online-Analyse oben. Allerdings gibt es teilweise andere Bewertungskriterien, unterschiedliche Gewichtungen und abweichende Nebenbedingungen bei der Optimierungsaufgabe.The adaptation of the training mode during normal mode is also called offline analysis. In contrast to the online analysis, the offline analysis is only carried out at the end of a training session. As part of the offline analysis, the signal curves of the individual muscle condition indicators must therefore be temporarily stored. The process is basically similar to the online analysis, see the description of the online analysis above. However, there are sometimes different evaluation criteria, different weightings and different constraints in the optimization task.
Im Gegensatz zur Online-Analyse wird bei der Bewertung dem Verlauf der EMG-Zustände während der Trainingssession mehr Beachtung geschenkt. Dabei geht es jeweils darum, zu ermitteln, ob sich über die Dauer des Trainings problematische Zustände entwickelt haben. Insbesondere bei zurückliegenden Änderungen der Trainingsintensität von einer zur nächsten Trainingssession kann hier bewertet werden, ob und wie sich die Änderung der Trainingsaufgabe auf den Muskelzustand ausgewirkt hat. Untersucht wird dabei, wie sich die relative Änderung der mechanischen Trainingsaufgabe in Bezug auf die relative Änderung der EMG Leistung verhält. Weiter kann untersucht werden, ob eine verstärkte Trainingsaufgabe auch mehr Muskelkontraktionen bewirkt (bei den richtigen Muskeln). Im Gegensatz zur Online-Analyse kann es sinnvoll sein, Abweichungen von der bestehenden Trainingsintensität in gewissem Maße zu fordern. Das Training wird dadurch abwechslungsreicher und es können im Rahmen der Auswertung mehr Informationen gesammelt werden.In contrast to the online analysis, the evaluation pays more attention to the course of the EMG states during the training session. The aim is to determine whether problematic conditions have developed over the course of the training. Especially in the case of changes in the training intensity from one training session to the next, it can be assessed here whether and how the change in the Exercise has had an impact on muscle condition. It is examined how the relative change of the mechanical training task behaves in relation to the relative change of the EMG performance. It can also be examined whether an increased training task also causes more muscle contractions (with the right muscles). In contrast to the online analysis, it can make sense to require deviations from the existing training intensity to a certain extent. This makes the training more varied and more information can be collected during the evaluation.
Ergänzend können in der Offline-Analyse auch die Erkenntnisse des aktuellen Normalmodus einfließen. So können Veränderungen des Patienten, zum Beispiel lang andauernde Hustenreize oder dergleichen zu einer Abschwächung der geplanten Trainingsaufgabe führen. Andererseits kann zum Beispiel eine deutlich verbesserte EMG Leistung die geplante Trainingsaufgabe verstärken.In addition, the findings of the current normal mode can also be incorporated into the offline analysis. Changes in the patient, for example long-lasting coughing stimuli or the like, can lead to a weakening of the planned training task. On the other hand, a significantly improved EMG performance, for example, can reinforce the planned training task.
Schließlich ist ein grundlegender Unterschied zur Online-Analyse, dass in der Offline-Analyse nicht nur eine andere Trainings-Intensität, sondern auch ein anderer Trainings-Modus empfohlen werden kann. Dies kann beispielsweise nützlich sein, wenn ein Patient oder die Person einen bestimmten Modus nicht gut verträgt, oder um die Trainings-Variabilität zu erhöhen. Die Empfehlungen der Offline-Analyseeinheit können dabei sowohl automatisiert (in der Planungseinheit) verarbeitet werden, als auch dem Geräteanwender (klinisches Personal, Trainer) angezeigt werden. Im letzteren Fall erfolgt die Entscheidungsfindung durch den Geräteanwender, unterstützt durch die von der Auswerteeinheit bereitgestellten Empfehlungen und Informationen.Finally, a fundamental difference to the online analysis is that in the offline analysis not only a different training intensity, but also a different training mode can be recommended. This can be useful, for example, if a patient or person does not tolerate a certain mode well, or to increase the training variability. The recommendations of the offline analysis unit can be processed automatically (in the planning unit) and displayed to the device user (clinical staff, trainers). In the latter case, the decision-making is made by the device user, supported by the recommendations and information provided by the evaluation unit.
Update der individuellen Bewertungskriterien Neben der Empfehlung einer neuen Trainingsintensität wird im Rahmen der Offline-Analyse auch ein Update der Bewertungskriterien durchgeführt. So können beispielsweise die Schwellwerte adaptiert werden, ab denen ein bestimmtes Level an Fatigue oder ein bestimmtes Verhältnis von Zwerchfell- und Intercostal-Aktivität als kritisch bewertet wird.Update of the individual evaluation criteria In addition to the recommendation of a new training intensity, an update of the evaluation criteria is carried out as part of the offline analysis. For example, the threshold values can be adapted, from which a certain level of fatigue or a certain ratio of diaphragmatic and intercostal activity is assessed as critical.
Mögliche Gründe für die Adaption dieser Schwellwerte sind eine geänderte Trainings-Intensität, ein geänderter Trainings-Modus sowie messtechnische Veränderungen, wenn sich beispielsweise die EMG-Elektroden an anderen Positionen befinden oder die Leitfähigkeit der Haut sich verändert hat (zum Beispiel aufgrund von Schweiß). Die Frage der grundsätzlichen Vergleichbarkeit von Messungen in unterschiedlichen Trainings-Sessions soll auch bei der Erstellung der jeweiligen Intensitäts-Empfehlungen berücksichtigt werden.Possible reasons for adapting these threshold values are a changed training intensity, a changed training mode and measurement changes, for example if the EMG electrodes are in different positions or the conductivity of the skin has changed (for example due to sweat). The question of the fundamental comparability of measurements in different training sessions should also be taken into account when creating the respective intensity recommendations.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Kontrolleinrichtung
Im Zusammenhang mit
- o die Trainings-Modalität, zum Beispiel negativer Mindestinspirationsdruck, WOB (englisch work of breathing, Atemarbeit) -gesteuert, EMG-Schwellwert, etc., hier auch Trainingsmodus genannt,
- o die Trainings-Intensität, die sich bei den unterschiedlichen TrainingsModalitäten unterschiedlich ausdrückt, sowie
- o die Trainings-Dauer.
- o the training modality, for example negative minimum inspiratory pressure, WOB (work of breathing) -controlled, EMG threshold value, etc., also called training mode here,
- o the training intensity, which is expressed differently in the different training modalities, and
- o the duration of the training.
Sollte die Planungseinheit
Während der Trainings-Session wird die von der Planungseinheit
Nach der Trainingsphase wird die Offline-Analyseeinheit aktiv. Sie wertet die Trainingsphase rückwirkend aus. Die Offline-Analyseeinheit hat folgende Aufgaben:
- o Auswertung der zurückliegenden Trainingsphase, um ggf. für die nächste Trainingsphase eine Änderung zu empfehlen (Dauer, Intensität, weitere Trainingswege);
- o Generation von Trends und anzeigbaren Daten für das klinische Personal;
- o Berechnung eines Ready-To-Wean-Indikators.
- o Evaluation of the previous training phase in order to recommend a change for the next training phase if necessary (duration, intensity, further training paths);
- o Generation of trends and viewable data for clinical staff;
- o Calculation of a ready-to-wean indicator.
Basierend auf den Ergebnissen der Analyse-Einheiten kann natürlich auch der Beatmungsmodus, der auch als Normalmodus bezeichnet ist, außerhalb der Trainings-Sessions adaptiert werden.Based on the results of the analysis units, the ventilation mode, which is also referred to as normal mode, can of course also be adapted outside of the training sessions.
Weiter schaffen Ausführungsbeispiele ein Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens
Zu einer Visualisierung des Trainingsfortschritts in einer WOB Darstellung mit Fatigue- und Atrophie-Informationen ist noch festzuhalten, dass durch die EMG unterstützte Überwachung und Analyse des Atemmuskeltrainings zusätzliche Informationen gewonnen werden. Diese Informationen bieten auch für das klinische Personal einen Mehrwert bei der Einschätzung des Patientenzustandes. Um einfach interpretiert werden zu können, ist es jedoch notwendig, die Daten entsprechend aufzubereiten und anzuzeigen.With regard to a visualization of the training progress in a WOB display with fatigue and atrophy information, it should be noted that additional information is obtained by the EMG-supported monitoring and analysis of the respiratory muscle training. Provide this information an added value for the clinical staff when assessing the patient's condition. However, in order to be able to interpret it easily, it is necessary to prepare and display the data accordingly.
Eine Möglichkeit dazu ist es eine WOBself (englisch Ready to Wean; bereit zum Entwöhnen) Darstellung über der Zeit zu erweitern. Grundlage ist eine grafische Darstellung
Die einzelnen Trainingssessions sind in der Darstellung als temporäre Ausschläge der WOB
Die für den selbstständig atmenden Patienten notwendige WOB (WOBself) 240 wird als Summe aus der selbstständig geleisteten WOB
Die eingezeichnete Fatiguegrenze
Die eingezeichnete Atrophiegrenze
In einer alternativen (nicht gezeigten) Darstellung ist die Hochachse relativ zum zur selbstständigen Atmung notwendigen WOB angegeben.In an alternative (not shown) illustration, the vertical axis is indicated relative to the WOB necessary for independent breathing.
Zu einer Bestimmung eines EMG-basierenden Ready-To-Wean-Scores ist noch festzuhalten, dass der Ready-To-Wean Score ausdrückt, wie weit der Patient in der Lage ist, nachhaltig selber zu atmen. Im Gegensatz zu einem Weaningindikator, der nur auf dem Anteil an selbstgeleistetem WOB oder weiteren pneumatischen Daten basiert, kann der hier vorgestellte Weaningindikator die weiteren EMG-basierenden Muskelzustandsinformationen inkorporieren. Dadurch drückt er nicht nur aus, ob der Patient in den Trainingsphasen kurzzeitig genug eigene Atemarbeit leisten konnte, sondern kann berücksichtigen wie es der Atemmuskulatur dabei ging und hat somit viel besser die Möglichkeit nachhaltig zu prognostizieren, ob der Patient in der Lage ist, die nötige Atemarbeit dauerhaft zu leisten.
Auch der verbesserte Ready-To-Wean Score basiert grundsätzlich auf dem Anteil an selbstgeleistetem WOB im Verhältnis zu einem WOB, die für eine komplett selbstständige Arbeit notwendig wäre. Zusätzlich berücksichtigt der Score allerdings auch den Zustand der Muskulatur während der kurzfristigen Trainingssessions. Dabei wird insbesondere berücksichtigt, wenn sich Anzeichen entwickeln, dass die Belastung, die während der kurzen Trainingszeiträume zu leisten ist, nicht dauerhaft aufbringbar ist.When determining an EMG-based ready-to-wean score, it should also be noted that the ready-to-wean score expresses how far the patient is able to breathe sustainably himself. In contrast to a weaning indicator, which is based only on the proportion of self-performed WOB or other pneumatic data, the weaning indicator presented here can incorporate further EMG-based muscle condition information. As a result, he not only expresses whether the patient was able to do enough of his own breathing work for a short time in the training phases, but can also take into account how the respiratory muscles were doing and thus has a much better possibility of making lasting predictions whether the patient is able to perform the necessary work To do breath work permanently.
The improved Ready-To-Wean Score is also basically based on the proportion of self-performed WOB in relation to a WOB, which would be necessary for completely independent work. However, the score also takes into account the condition of the muscles during the short-term training sessions. In particular, it is taken into account if there are signs that the load that has to be performed during the short training periods cannot be applied over the long term.
Im Einzelnen gehen ein:
- o Durchhaltevermögen / Zeitdauer (je länger der Patient durchgehalten hat, desto besser)
- o Abwertung, wenn dabei Fatigue entstanden ist (EMG-basierend)
- o Abwertung, wenn es zu exspiratorischer Aktivität kommt (u.a. EMG-basierend)
- o Abwertung, wenn es zu starker Umrekrutierung kommt (u.a. EMG-basierend)
- o Abwertung, bei Krämpfen (EMG-basierend)
- o Berücksichtigung der Leistungsverteilung innerhalb eines Atemzuges (EMG-basierend)
- o Perseverance / duration (the longer the patient persevered, the better)
- o Devaluation, if fatigue developed (EMG-based)
- o Devaluation if expiratory activity occurs (including EMG-based)
- o Devaluation if there is heavy recruitment (including EMG-based)
- o Devaluation, for cramps (EMG-based)
- o Consideration of the power distribution within a breath (EMG-based)
Damit würde man sich kontinuierlich auf einen Weaningtrial hinarbeiten. Bei einer Person, die Ready to Wean ist, würde man erwarten, dass es auch bei 100% eigener WOB Anteil für eine mittlere Zeit nicht zu Fatigueerscheinungen kommt.This would continuously work towards a weaning trial. For a person who is Ready to Wean, one would expect that even with 100% own WOB share, there would be no fatigue symptoms for a medium time.
- • Teil A: eine Ortskurvendarstellung des
Fatigueindex 250 über die Zeit, hier nach Tagen zusammengefasst. Ergänzend können weitereParameter 290 ausgewählt und eingeblendet werden, zum Beispiel die selbst geleistete Atemarbeit, der selbst geleistete WOB; - • Teil B: Darstellung eines Wertes über der
Zeit 270 , der hier beispielhaft als Trainingsergebnis260 (englisch Trainings compliance Score) dargestellt ist; - • Teil C: Auf Atemarbeit basierende Darstellung von selbstgeleisteter Atemarbeit, Fatigue und Atrophie, die
detailliert als 8 beschrieben ist; und - • Teil D: Trainingsdetails für ausgewählte Trainingssession.
- • Part A: a locus plot of the
fatigue index 250 over time, summarized here by days. Additional parameters can be added290 selected and faded in, for example the self-performed breathing work, the self-performed WOB; - • Part B: Representation of a value over
time 270 , here as an example of a training result260 (English training compliance score) is shown; - • Part C: Representation of self-performed breathing work, fatigue and atrophy based on breathing work, detailed as
8th is described; and - • Part D: Training details for the selected training session.
Die Hauptaufgaben dieser zusammenhängenden Darstellung sind insbesondere eine
- • Visuelle Kommunikation über die Ergebnisse einer Trainingssession oder eines Diagnosemanövers und des Zustandes der Muskeln und des Atemapparates;
- • Visuelle Kommunikation von Ereignissen, die zu einem Trainingsabbruch geführt haben,
- • Visuelle Kommunikation von Ereignissen, die maßgeblich zu einer Änderung der Trainingsintensität geführt haben;
- • Transparente Darlegung des Zustandekommens der Muskelzustandsbewertung. Der Nutzer soll insbesondere nachvollziehen können, wieso ein bestimmtes Ergebnis (englisch score) schlecht war und welche Konsequenzen sich daraus ergeben haben.
- • Feedback vom Nutzer für die akzeptablen Wertebereiche. Der Nutzer kann
den akzeptablen Bereich 320 einschränken/anpassen. In9B-1 ist das beispielhaft bei „Krämpfen“ eingezeichnet. In Ausführungsbeispielen kann es aber auch bei zumindest einem weiteren, bei mehreren Werten oder bei allen Werten einstellbar sein. - • Einfluss des Nutzers auf die Gewichtung (nicht in der Grafik eingezeichnet) kann auch über die grafische Benutzeroberfläche möglich sein.
- • Visual communication about the results of a training session or diagnostic maneuver and the condition of muscles and respiratory system;
- • Visual communication of events that led to the training being terminated,
- • Visual communication of events that have significantly led to a change in the training intensity;
- • Transparent presentation of the achievement of the muscle condition assessment. In particular, the user should be able to understand why a certain result (English score) was bad and what consequences resulted from it.
- • Feedback from the user for the acceptable value ranges. The user can set the
acceptable range 320 restrict / adjust. In9B-1 this is shown as an example under "cramps". In exemplary embodiments, however, it can also be adjustable for at least one additional value, for several values, or for all values. - • Influence of the user on the weighting (not shown in the graphic) can also be possible via the graphical user interface.
Allgemein sind die beispielhaft gezeigten Informationen unter Berücksichtigung der folgenden Aspekte aufbereitet:
- • Die einzelnen Trainingssessions können so gekennzeichnet sein, dass sich eine Kopplung zwischen den verschiedenen angezeigten Teilen A-D herstellen lässt. Beispielhaft kann diese Kopplung durch die Anzeige regenbogenfarbige Punkte gelöst sein. Alternativ wären Formen, Zahlen, Blinkmuster oder dergleichen als Kennzeichnung denkbar.
- • Der Nutzer kann in Ausführungsbeispielen interaktiv auswählen, welche Werte auf den Achsen dargestellt werden soll (angedeutet durch Drop-Down-Menü). Dies können sowohl aus dem EMG / pneumatischen Daten abgeleitete Einzelwerte (z.B. Fatigue, EMG-Leistung einer Muskelgruppe oder WOB) als auch daraus abgeleitete bzw. zusammengefasste Werte / Scores sein.
- • The individual training sessions can be marked in such a way that a coupling can be established between the various displayed parts AD. For example, this coupling can be resolved by displaying rainbow-colored dots. Alternatively, shapes, numbers, flashing patterns or the like would be conceivable as identification.
- • In exemplary embodiments, the user can interactively select which values are to be displayed on the axes (indicated by the drop-down menu). These can be individual values derived from the EMG / pneumatic data (e.g. fatigue, EMG performance of a muscle group or WOB) as well as values / scores derived or summarized therefrom.
Darüber hinaus können in Ausführungsbeispielen der
- 1. Amplitude, 2. mechanische Belastung, 3. außergewöhnliche Kontraktionen, 4. Fatigue, 5. „innere“
Zustände sowie 6. Weitere Informationen, die beim EMG Signal mit anfallen, umfassen.
- 1. amplitude, 2. mechanical stress, 3. extraordinary contractions, 4. fatigue, 5. "internal" states and 6. further information that is also incurred in the EMG signal.
Diesbezügliche Ausführungsbeispiele können beispielhaft zu folgenden Darstellungen führen:
- ◯ Ein bewertetes Trainingsergebnis (englisch Score Trainingscompliance) als Zusammenfassung der Trainingsleistung, das unter anderem aus den EMG-Leistungen der Muskelgruppen abgeleitet werden kann;
- ◯ Ein bewertetes Trainingsergebnis innerer bewerteter Muskelzustandsergebnisse als Zusammenfassung der aus dem EMG abgeleiteten internen Zustandsinformationen des Muskels. Diese internen Zustandsinformationen können Fatigue, Neuromuskuläre Effizienz, Muskelregeneration (zum Beispiel quantifiziert durch DOMS (englisch Delayed Onset Muscle Sornes)), elektromuskulärer Delay, Atrophierisiko sowie max. Druck/Kraft umfassen.
- • In den Diagrammen können in Ausführungsbeispielen an den zu einzelnen Trainingssessions gehörenden Punkten weitere Informationen angezeigt werden. Dies kann zum Beispiel in
einer Blase 280 oder als lokale Ergänzung zum Datenpunkt ausgeführt sein, der hier beispielhaftals Pfeil 300 nach unten zur Visualisierung einer Anpassung der verminderten Trainingsintensität fürs nächste Training dargestellt ist.
- ◯ An evaluated training result (Score Training Compliance) as a summary of the training performance, which can be derived from the EMG performance of the muscle groups, among other things;
- ◯ An evaluated training result of internal evaluated muscle condition results as a summary of those derived from the EMG internal status information of the muscle. This internal status information can include fatigue, neuromuscular efficiency, muscle regeneration (for example quantified by DOMS (Delayed Onset Muscle Sornes)), electromuscular delay, risk of atrophy and max. Include pressure / force.
- • In the diagrams, further information can be displayed in exemplary embodiments at the points belonging to the individual training sessions. This can for example be in a
bladder 280 or as a local addition to the data point, shown here as anarrow 300 is shown down to visualize an adjustment of the reduced training intensity for the next training.
In Ausführungsbeispielen können darüber hinaus bei der Ortskurvendarstellung
Im Folgenden wird die Anzeige von Trainingsdetails erläutert, wie sie beispielsweise in
- • dem Nutzer weitere Details des Trainings kommunizieren, also zum Beispiel auch die Werte, die gerade nicht in einem der Grafen zur Anzeige selektiert wurden;
- • darüber hinaus hat der Teil D aber auch die wichtige Aufgabe, dem Nutzer die Entscheidungen der automatischen Trainingsadaption darzulegen. Der Nutzer soll somit in der Lage sein, die automatischen Entscheidungen nachzuvollziehen. Dies kann beispielhaft folgendes umfassen:
- ◯ Kommunikation von Problemen, die zu einem Abbruch der Trainingssession geführt haben, das im
Beispiel als Warndreieck 310 bei „Husten“ ausgeführt ist, - ◯ Kommunikation von Effekten, die maßgeblich zu einer Änderung der Trainingsintensität geführt haben. Im Beispiel ist das der grüner
Pfeil 300 bei Fatigue, der als Information dient, dass aufgrund nur sehr geringer Fatigue entschieden wurde, die Trainingsintensität zu steigern.
- ◯ Kommunikation von Problemen, die zu einem Abbruch der Trainingssession geführt haben, das im
- • Communicate further details of the training to the user, for example also the values that were not currently selected for display in one of the graphs;
- • In addition, part D also has the important task of explaining the decisions of the automatic training adaptation to the user. The user should thus be able to understand the automatic decisions. This can include, for example, the following:
- ◯ Communication of problems that led to the training session being terminated, shown in the example as a
warning triangle 310 in case of "cough", - ◯ Communication of effects that have significantly led to a change in the training intensity. In the example this is the
green arrow 300 in the case of fatigue, which serves as information that a decision was made to increase the training intensity due to very low fatigue.
- ◯ Communication of problems that led to the training session being terminated, shown in the example as a
Weiter können Trainingsdetails folgende Zwecke erfüllen:
- • bei zusammenfassenden gewichteten Ergebnissen (englisch Scores) kann dem Benutzer die Entstehung der gewichteten Ergebnissen (Scores) kommuniziert werden;
- • einzelne Werte können gruppiert werden. So können beispielsweise folgende Gruppierungen vorgenommen werden:
- ◯ Trainingseigenschaften;
- ◯ Atmung (hauptsächlich basierend auf EMG Leistung);
- ◯ innere Muskeleigenschaften;
- ◯ ganzen Körper betreffenden Eigenschaften, die zum Beispiel als Stress gemessen durch Herzfrequenzvariabilität (englisch Heart Rate Variability) erfasst sein kann.
- • In the case of summarized weighted results (English scores), the origin of the weighted results (scores) can be communicated to the user;
- • Individual values can be grouped. For example, the following groupings can be made:
- ◯ training characteristics;
- ◯ breathing (based mainly on EMG performance);
- ◯ internal muscle properties;
- ◯ Properties affecting the whole body, which can be recorded, for example, as stress measured by heart rate variability.
Im Einzelnen zeigt
Es folgt die Gruppe „Muskeleigenschaften“ mit der Benennung und grafischen Darstellung von Muskelermüdung (Fatigue) mit Pfeil
Im Block Offline-Analyse
Die Offline-Analyse
Die Scoring - Einheit
Zusätzlich kann noch eine (nicht gezeigte) Abschätzung des Stresslevels des gesamten Körpers erfolgen, der basierend auf dem im respiratorischen EMG befindlichen Herzschlages mittels Herzfrequenzvariabilität (englisch Heart Rate Variability) ermittelt werden kann.In the
The
The
In addition, an estimate (not shown) of the stress level of the entire body can be carried out, which can be determined by means of heart rate variability based on the heartbeat in the respiratory EMG.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.The above-described embodiments are merely illustrative of the principles of the present invention. It is to be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to other skilled persons. It is therefore intended that the invention be limited only by the scope of protection of the following patent claims and not by the specific details presented herein with reference to the description and explanation of the exemplary embodiments.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- Vorrichtung zur AtemmuskelbeeinflussungDevice for influencing the respiratory muscles
- 1212
- ErfassungseinrichtungDetection device
- 1414th
- AtmungsbeeinflussungseinrichtungRespiratory control device
- 1616
- KontrolleinrichtungControl device
- 1818th
- Ein- / AusgabeeinheitInput / output unit
- 2020th
- Person / PatientPerson / patient
- 2222nd
- Vorrichtung zur Atemmuskelbeeinflussung, optional als mobiles Atemmuskeltrainingsgerät ausgeführtDevice for influencing respiratory muscles, optionally designed as a mobile respiratory muscle training device
- 4040
- Verfahren zur AtemmuskelbeeinflussungProcedure for influencing the respiratory muscles
- 4242
- Erfassung der EMG und ggf. der pneumatischen DatenAcquisition of the EMG and, if necessary, the pneumatic data
- 4444
- Erzeugen der Information über den MuskelzustandGeneration of information about the muscle condition
- 4646
- Betreiben der Atmungsbeeinflussungseinrichtung Operation of the respiratory control device
- 100100
- Atemvorrichtung zur Beatmung einer PersonBreathing device for ventilation of a person
- 170170
- TrainingssteuerungTraining control
- 172172
- PlanungseinheitPlanning unit
- 174174
- MuskelzustandsüberwachungseinheitMuscle condition monitoring unit
- 176176
- Anwenderuser
- 178178
- PatientenfeedbackPatient feedback
- 180180
- Anwenderfeedback User feedback
- 200200
- Energie pro Zeit DiagrammEnergy per time diagram
- 210210
- Mindest-WOB zur Atrophy VermeidungMinimum WOB to avoid atrophy
- 220220
- vom Patienten geleistete WOBWOB performed by the patient
- 230230
- Fetigue-GrenzeFetigue border
- 240240
- WOBself, für selbstständige AtmungWOBself, for independent breathing
- 250250
- Ortskurve tagesbezogener Fatigue WerteLocus curve of daily fatigue values
- 260260
- Anzeige der Benennung der dargestellten WerteDisplay of the designation of the displayed values
- 270270
- Ortskurve tagesbezogener Trainings Erfolgserlebnis (englisch Training Compliance Score)Locus of day-related training experience of success (training compliance score)
- 280280
- DetailinformationDetailed information
- 290290
- Selbst geleistete Atemarbeit, selbst geleisteter WOB Self-performed breathing work, self-performed WOB
- 300300
- Anpassung der TrainingsintensitätAdjustment of the training intensity
- 310310
- Warndreieck wegen erheblichem HustenWarning triangle due to severe cough
- 320320
- akzeptablen Bereich, optional vom Nutzer einstellbar acceptable range, optionally adjustable by the user
- 400400
- EMGEMG
- 410410
- Pneumatische SignalePneumatic signals
- 420420
- TrainingseinstellungenTraining settings
- 440440
- Amplitudeamplitude
- 442442
- mechanische Belastungenmechanical loads
- 444444
- außergewöhnliche Kontraktionenextraordinary contractions
- 446446
- FatigueFatigue
- 448448
- ZustandStatus
- 460460
- Offline-AnalyseOffline analysis
- 462462
- Empfehlung zum Trainingsabbruch / Empfehlung für „kleine“ ErholungspauseRecommendation to stop training / recommendation for a "small" break
- 464 - 466464-466
- Online-Bewertungen für jeden AspektOnline reviews for every aspect
- 474 - 476474-476
- Online-Gewichtungen für jeden AspektOnline weights for every aspect
- 480480
- Zusammenfassung zur Adaption der Trainingsintensität während der laufenden Trainingseinheit Summary of the adaptation of the training intensity during the current training session
- 500500
- Offline-AnalyseOffline analysis
- 510510
- Gewichtsbestimmung mit Berücksichtigung von QuerbeziehungenWeight determination with consideration of cross-relationships
- 514 - 516514-516
- Zwischenspeicher für jeden AspektTemporary storage for every aspect
- 524 - 526524-526
- Offline Bewertung für jeden AspektOffline evaluation for every aspect
- 534 - 536534-536
- Offline Gewicht für jeden AspektOffline weight for every aspect
- 540540
- Zusammenfassung zur Adaption der Trainingsintensität-Empfehlung für die Planungseinheit zur nächsten TrainingseinheitSummary of the adaptation of the training intensity recommendation for the planning unit for the next training unit
- 545545
- Feststellung EMG VergleichbarkeitDetermination of EMG comparability
- 550550
- Änderung Trainingsintensität / -modusChange training intensity / mode
- 560560
- Update Bewertungskriterien Update evaluation criteria
- 600600
- Scoring - EinheitScoring unit
- 610610
- ZustandskriterienCondition criteria
- 620620
- Schätzung WOB EigenanteilEstimate of WOB own contribution
- 630630
- Schätzung WOB gesamt (Gerät + Patient)Total WOB estimate (device + patient)
- 640640
- Ready-to-Wean Score Ready-to-Wean Score
- 700700
- Signal zur TrainingssteuerungSignal for training control
- 710710
- Signal zur Planungseinheit / bzw. als Empfehlung zur AnzeigeSignal to the planning unit / or as a recommendation for display
- 720720
- Signal zur AnzeigeSignal for display
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- US 2009/0229611 A1 [0006]US 2009/0229611 A1 [0006]
- DE 102015011390 A1 [0007, 0010]DE 102015011390 A1 [0007, 0010]
Claims (22)
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|---|
| insight instruments – Was ist Biofeedback? archiviert in http://www.archive.org am 09.04.18 URL: https://web.archive.org/web/20180409201831/http://www.biofeedback.co.at/alles-ueber-biofeedback/was-ist-biofeedback [abgerufen am 10.03.2020] * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022184908A1 (en) | 2021-03-04 | 2022-09-09 | Airofit A/S | Methods and systems for respiratory training and testing |
| WO2023011968A1 (en) * | 2021-08-03 | 2023-02-09 | Koninklijke Philips N.V. | System and method for breathing exercise |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020188069A1 (en) | 2020-09-24 |
| US20220160255A1 (en) | 2022-05-26 |
| DE112020000114A5 (en) | 2021-06-24 |
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